JPS63501520A - 電磁点火装置‐大型で強い、容量性及び誘導性スパークを発生する点火装置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁点火装置−大型で強い、容量性及び誘導性スパークを発生する点火装置シス テム ゝ　の　ロスｌファレンス この出願は１９８５年９月２４日に出願された米国特許第７７９．７９０号の一 部継続出願であり、この全体の開示はここに詳細に説明した如く引用により組み 込まれ、前記開示の部分は強調及び／又は便宜のためにここに繰り返される。

日の５　び゛ 過去７０年の間、空気−燃料混合気を点火するために点火装置の能力を改善する という目的をもって内燃機関用の点火装置について研究が行なわれてきた。過去 ２０年の間は、この研究の大部分は極めて薄い混合気を点火する点火装置の能力 を改善することに向けられた。これはこのような混合気が本来的によりクリーン な燃焼をし、またより高いエンジン動作効率を実現するためである。

火打された研究のほとんどが２つの別個のカテゴリーに入る。

つまり、（１）　付加的な燃料が付加のバルブを介して導入されるホンダｃｖｃ ｃエンジンにおけるような、あるいはＨｉｔ！１ａｒｄ及びＷｅｉｎｂｅｒｇに より例証された（Ｎａｔｕｒｅ２５９　、１９７６＞ような連続（フロー）プラ ズマジェットにおけるような、付加的な燃料つまり化学的活性媒体を実際に導入 する能動的装置、及び（２）　付加的な燃料あるいは化学的媒体は実際に導入し ないが、スパークあるいは他のプラズマ放電により活性化の新しい種あるいは新 しいレベルを生成する受動的装置である。優勢なそしてはるかに簡単な形式の装 置は受動的装置であり、その新規な形式の発展はこの特許出願中に、及び１９８ ５年９月２４日に出願された先の米国特許出願番号第７７９．７９０号中に、及 び１９８６年７月１５日に出願された米国特許出願番号第８８５．９６１号中に 開示されている。

点火を改善するという問題は点火に重要な要素を特定すること、及びそれらを最 適化するための研究をすることのうちの１つである。これらの要素が何であるか についてがなりの不一致がある。更に、それらがたとえ一致したとしても、両方 がこれらの要素を発生しかつ次にそれらの間にエネルギーを適当に分散できる点 火をいかにして生成するかが不明である０本発明は全ての要素を特定し、最適な 方法で及び内燃機関の異なった環境に適合して簡単に変更できる方法でこのよう な要素が励起されることを可能にする方法及び装置を提供する。

点火の３つの要素のうち２つは、Ｔａｙｌｏｒ　Ｊｏｎｅｓ著’　Ｉ　ｎｄｕ− ｃｔｉｏｎ　Ｃｏ１１．　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」（ ＩｓａａｃＰｉｔｍａｎ　＆　５ｏｎｓ、　Ｌｏｎｄｏｎ、１　９　３　２）の ＣｈａｐｔｅｒＶ　Ｉ　ｌ［Ｉ　。

ｒＳｐａｒｋ　Ｉｇｎｉｔｉｏｎ」に説明されている。　Ｔａｙｌｅｒ　Ｊｏｎ ｅｓはｒＩＨｎｉｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｂｙ　Ｉｎｄｕ ｃｔａｎｃｅ　５ｐａｒｋｓｊを説明し、また２つの要素が異なった条件の下で 別個にどのように反応できるか示している。引用すると、「コンデンサはスパー クの点火パワーにおける決められた減少を発生し、そして球形電極によるコンデ ンサのスパークの欠点は電極がメタルポイントである時は全くその長所とみなさ れる。」である。古典的な論文ｒＴｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｒ　Ｉｇｎｉ ｔｉｏｎ　ｂｙ　ＥｌｅｃｔｉｃＤ　ｉｓｈａｒｇｅｓ」（ｃｉｒｃａ、　１９ ３５　＞において、Ｂ　ｒａｄｆｏｒｄ及びＦ　１ｎｃｈは「点火の熱−電気論 理（ｔｈｅｒｍａｌ　ｖｅｒｓｕｓ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｔｈｅｏｒｉｅｓ　 ｏｆ　１ｇｎ１ｔｉｏｎ）」を参照して２つの現象（容量性及び誘導性スパーク ）を研究し、再び２つの要素の点火能力はそれらが使用されている環境により変 化することを示した。その説明において、彼らは間接的に第３の要素つまり「励 起状態」を導入している。彼らは［爆発性のガス状混合気の点火に前もって必要 なことは適当に活性化された分子の十分な濃度を設定することであり、また・・ ・・・・電気的放電による点火はこの特定の活性化に依存し、また点火の熱論理 により仮定されたように熱エネルギーに関連した完全に縮退した活性化に依存し なかった」ことを主張している。この第３の要因（中間の励起された状態）を特 定するこの説明はＴａｙｌｏｒ　Ｊ　ｏｎｅｓと争うものである。最近、「点火 増進の展望（Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｌ８ｎｉｔｉｏｎ　Ｅｎｈａｎｃｅｍ ｅｎｔ）（Ｍａｌｙ　ｅｔ　ａｌ、ＳＡＥ　Ｐｉｐｅｒ　８３０４７８，１９８ ３）は３つの要素の容量だけが重要であることを論じ、一方プラズマジェット点 火についての研究は別のことを示している。

一般に、第１のつまり容量性要素つまり構成要素は、前述の著者及びもっと最近 には直接的にあるいは間接的にＦｉｔｚｅｇｅ−ｒａｌｄ（米国特許第４，１２ ２．８１６号）、Ｗａｒｄ（米国特許第４．３１７，０６８号）、Ａｒｄｅｒｓ ｏｎ及びＡｓ１ｋ（米国特許第４．４８７，１９２号）他の全てにより開示され ているように、点火コイルの高電圧出力と接地との間にコンデンサを加えること により増大される。第２のつまり誘導性要素は、プラズマジェット点火（前述の 米国特許第４．１２２，８１６号及び第４．３１７．０６８号）におけるように 、あるいは大きい誘導性成分を発生するために特別なコイルデザインが使用され ているＷ　ａ　ｒ　ｄの米国特許出願第６８８，０３０号のより便利な点火にお けるように数多くの方法で増大される。

第３の要素及びこれを励起する手段は米国特許第３，９３４゜５６６号及び第４ ，１３８，９８０号に開示されており、ここでは電磁的に励起された燃焼の考え 方が導入されている。ここでこの考え方は中間分子レベルをそこで励起するため に点火及びフレームプラズマの領域で１，０００ボルト／ｃｍ／大気の大きさの 強さの高周波数発振電界を維持することである。前述の米国特許第４，１３８． ９８０号において、Ｗａｒｄは「スパークをピストン面へアースする」手段、及 び「前記ｒｆエネルギーが（外部ＲＦ発生器から）前記スパークプラグを通して 前記チャンバーへ導かれると・いう」手段を開示している。

本発明は３つの要素全てが重要であることを開示しており、大形のスパークと共 にそれらを励起する装置を開示している。

好適な装置は、プラグシェル及び／又はピストン面へスパークを形成するため及 びスパークプラグを介して大振幅電界を結合するために、修正された形式のスパ ークプラグつまりアンテナチップを有する容量性プラグを使用している。この電 界はスパークのブレークダウンの前に（及びプラグ「点弧／非スパーク」の間） 、またブレークダウン（スパーク形成）の際に基本的には修正されたプラグ内に 蓄えられた高電圧ＤＣエネルギーを高周波数ＥＭエネルギーに変換することによ って発生される。このＥＭエネルギーはピストンの動作（あるいはＲｏｔａｒｙ 　ＷａｎｋｅｌＥｎｇｉｎｅ中のローターのような他の反対に移動可能な部材の 動作）に無関係にプラグ及び燃焼室内に自動的に共振して蓄えられる。容量性エ ネルギー要素は好適にはスパークプラグ内に蓄えられ、一方誘導性要素はｒＣＤ Ｃ点火」装置として今後参照される、米国特許出願第６８８．０３０号中に開示 されているようにコンデンサ及びコイルの組み合わせの少しの変形により発生さ れる。

本発明−の旦旬一 本発明の主な目的は、薄い混合気燃焼の重要なものとして特定される３つのスパ ーク要素、つまり容量性要素、誘導性要素及び非常に高い電界要素あるいは電磁 （ＥＭ）要素により特徴づけられる電磁点火（ＥＭ点火）を提供するために、通 常プラグシェル及び／またはピストン面への大きなかつ強いスパークを形成する 大きい可変のスパークギャップを決定するように、燃焼室中に十分に突出してい るチップ（アンテナ）を有する新規な容量性プラグを一部に備えたコイルの二次 側の高出力容量を有する特殊点火コイル（ＣＤＣ装置）と共に高エネルギー容量 性放電（ＣＤ）点火装置を使用することである。

本発明の別の目的は、簡単かつ実用的で、現存のエンジンに装着することが容易 であり、簡単なりＣ−ＤＣコンバータ、低損失放電コンデンサ及び固定スイッチ （例えば５ＣＲ）及びＣＤＣ装置を決定する低巻数比高効率コイル及びかなりの 容量性エネルギーを蓄えることができる。高効率ｒＥＭＪ（あるいはｒＲＦＪ） スパークプラグを用いることにより所望のＥＭ点火効果を発生するこのようなＥ Ｍ点火装置を提供し、また突出したアンテナスパークプラグチップを用いてスパ ークをプラグシェル及び／又はもし実際にあればピストン面へスパークを点弧ス ルコとによりＣＤＣ装置により与えられたエネルギーを効率的に容量性及び誘導 性スパークに及び初期フレームの範囲内のＥＭ（電界）エネルギーに変換できる 装置を提供することである。

本発明の別の目的は、ＥＭ点火装置の３００ピコフアラツドの高出力容量が２次 の高電圧回路を負荷する時に３０キロボルトの高い出力電圧を与えるため、及び 最小のＳＣＲＣ通導方向降下及び信頼性あるＳＣＲのターンオフを与えることを 矛盾せずに選択された最小可能コイル巻数比（例えば５０）、最適ワイヤサイズ 、及び最大ＣＤ装置発振周波数（約１２ＫＨｚ）を正しく使用することによって 大電流及び高エイ・ルギー伝達効率も同時に与えるために、ＣＤ回路（ＣＤ　Ｃ 装置）と共に使用された変圧器（点火コイル）の固有の過渡電圧倍増特性を使用 することである。

本発明の別の目的は、高電圧上昇及び／又はプラグの「ノンスパーク点弧」の故 に極めて高い局部電界を形成するため、及び／又は点火の核及び初期フレームの 局部の高い電界成分を有する高周波数ＥＭ捩振動周期を形成するために、次のス パークプラグシェル及び／又はピストン面に向けて形成される接近して位置した 単一の正弦波「スパーク」を伴う、いくつかの正弦波の間続く（「リンギングス パーク」と呼ぶ）大きい振動正弦波電流（誘導性スパーク）を伴う大きい初期容 量性スパークのための初期大ブレークダウンスパーク電圧により特徴づけられる 点火「スパークプロフィール」を提供することである。

別の目的は、高い固有容量（５０−２５０ピコフアラツド）及び極めて低いＥＭ 絶縁損失及び金属導電ＥＭ損失、及びエンジンの動作条件の広い範囲でピストン 面への広いスパークギャップを点弧できる延長され絶縁された中央高電圧導体を 組み込んだＥＭスパークプラグデザインを提供し、またその極めて低いＥＭ損失 から大容量性ＥＭ電流を持続できるようにすることである。

別の目的は、スパークがピストン面に形成された時に、スパークの核における（ ９０度の合計位相角の）ＥＭ電界位相角がＥＭプラグのコイル端に対して実際と 同じ位小さく、またプラグのコイル端が外側に対して大きなインピーダンス不整 合を与えるような大きい直径で短い長さのＥＭスパークプラグを提供することで ある。

別の目的は、上死点（ＴＤＣ）位置にあるピストンによるスキッシュ効果を発生 するという別の利益を与えそのため高温ガスを外部に押し出すように実際と同じ 大きい直径のプラグ端を形成することである。このような大きい直径のプラグ端 と共に、もし実際にあれば、電界をピストン面に集束するように高電圧電極を点 にすることも目的である。

他の目的は、スパークプラグチップにおいて高負荷条件の下で早めのタイミング を可能にすることを意図されたもの、及び点火の点弧の際に幾つかの直列のスパ ーク点弧部位を発生するためにその表面上の導電性径路を中断したもの等の特殊 なピストンの設計のＥＭプラグを使用することである。

別の目的は、早めのタイミング及び負荷設定を有する最適化スパーク点火特性を 与えるために、好適にはローターＴＤＣ位置に修正されたローターエンジンつま りＷ　ａ　ｎ　ｋ　ｅ　ｒエンジンのローターと共に「ピストン」アーススパー クを使用することである。

別の目的は最大電流の範囲がピストンとシリンダとの境界からセラミック介挿物 を含む金属壁ヘシフトされたピストンアーススパークと共に燃焼室の端部にセラ ミック絶縁層を使用することである。

別の目的は、コイル出力容量及び中心リード容量により発生された容量性スパー ク振動周波数を２ＭＨｚから２０ＭＨｚの間に低減するためにコイルの２次側に インダクタを挿入することにより、及びディストリビュータロータチップ及びス パークギャップのブレークダウンの瞬間に発生される２０ＭＨｚ以上のＥＭＩを 吸収するために中心リード内に磁気吸収材料を含めることにより、ＥＭ干渉（Ｅ ＭＩ）を制限すること、及び２次容量性エネルギーをスパークに供給することで ある。

別の目的は、２次側のノンプラグ容量性エネルギー特に普通に放射するスパーク プラグケーブルの容量性エネルギーがスパークに制御可能に供給されるようにプ ラグのコンデンサ自体から絶縁された容量性プラグの絶縁空洞中に挿入２次イン ダクタンスのうちのあるものを配置し、また別にノンスパークプラグチップの方 向の大きいインピーダンスの故に全てのプラグの容量性エネルギーがスパークに 供給されることを保証することである。

別の目的は、大きい容量を与えるためにプラグの丸味が必ずしも必要でないよう に、また極めて小さい抵抗損失が同時に与えられるように高導電性材料、例えば 銀でプラグの容量性部分のセラミック表面を電気なしでメッキすることによりあ るいは高導電性フォイルを表面に接着することにより最大プラグ容重及び最小Ｏ ＥＭ抵抗を容量性プラグに与えることである。

別の目的は、最大動作条件で、スパークがプラグのシェルにまた側壁がある場合 には側面に、及びスパークプラグの点弧の間はピストン面に形成されるように、 スパークプラグチップ及び向きを与えることである。

別の目的は、ＥＭＩを制限することであり、また点火コイル巻線の低い側を絶縁 したままにしまた２次巻線の低い側をＥＨＩシールドの一部分にすることにより 最大の実際容量性スパークを与えることである。

別の目的は、高電界を、プラグチップの周りに可能な最大容積に最大持続時間の 間結合するように突出プラグ（アンテナ）チップを設計することであり、ここで は長い持続時間は（高出力容量の故に）長く高い電圧上昇時間を保証することに より実現され、また高電界はスパークブレークダウンの直前に高い値のブレーク ダウン電圧を保証することによって実現される。

別の目的は、アンテナ形突出プラグチップと共に使用した時に「ノンスパーキン グ」サンクルにはなく、初期スパークを伴うパルスサイクルが点弧しそのためプ ラグチップの周りの大きい容積（大きいｒＥＭ制限容積」）内に極めて高い局部 電界を発生するようにスパーク波形プロフィールを設計することである。

別の目的は、スパーク点弧の際に、それぞれ１００ＭＨｚ。

１０ＭＨｚ及び１０ＫＨｚの大きさの周波数で１００キロワツト、１０キロワツ ト及び１キロワツトの大きさの割合で電力をスパークに供給する一連の少なくと も３つの別個の電流波形を発生することである。ここで、この文脈の「大きさの 」は引用された値の１１５と５倍との間を意味し、前記波形はスパークプラグ及 び／又はスパークプラグワイヤ中に蓄えられた、コイルの出力容量中及び／又は コイル出力間に蓄えられた、及び好適にはＣＤＣ回路のコンデンサ中に蓄えられ た容量性エネルギーの（インダクタによる）連続した制御されたダンピングによ り発生される。

別の目的は、スパークへの１００．１０及び１キロワツトのエネルギー供給がそ れぞれ０．１〜１マイクロ秒、１〜１０マイクロ秒、及び１０〜１００マイクロ 秒の範囲で最小になるという周期の間継続するような点火回路の各種の部品に十 分に高い電導度の材料を使用することである。

別の目的は、ピストン面がらセラミックで絶縁された電気的に導電性の島を与え ることにより、がっギヤツブ容ｊＬｃｉｊがピストン本体のＣｇｉに対する島の 容量よりも非常に小さいように、ピストン容量Ｃｇｉに対してギャップと島との 間の容量ｃｉｊの一連のギャップを形成することにより、ピストン面上に一連の 多重のスパーク点弧場所を与えることである。好適には、ｃｇｉを構成する表面 は銀等の高電気伝導度の材料によってメッキされる。

別の目的は、（ピストンスパークギャップを与える島を絶縁する）セラミックコ ーディングがベース金属に熱的により良く整合されるように、小さい熱膨張係数 を有する材料、例えば鉄あるいはチタニウムから成る頂部を有する（多重バーク ギヤツブを与えるための）ピストン３ｔＭ成することである。好適には、高い電 気導電性材料の薄いコーティング、例えば０．００１がち０．０１インチの銀メ ッキがセラミックと金属表面との間にサンドイッチされる。

別の目的は、１以上のスパークギャップが存在する時に２次側電圧倍増を与える ために２次高電圧出力と直列にインダクタＬ’ｓを提供することである。ＬｓＯ 値及び１番目のギャップ−アース容量Ｃｇｉに対する基準は、増大した電圧が初 期プラグチップギャップに続いてスパークギャップを点弧するためにあたえられ るように［形成的（ｆｏｒｍａｔｉｖｅ）」スパーク時定数及び電圧てい倍係数 によって与えられる。

他の特徴及び利点は以降に指摘され、また添付図面と共に読まれた時に本発明の 要約及び本発明の好適実施例の説明から明らかになるであろう。

木几吸α４扛 本発明は、極めて効率のよい方法でかつ大きい寸法のスパークに適した方法で、 極めてＪい空気−燃料混合気の燃焼を点火しかつ維持するのに必要な３つの重要 な、つまり大容量性スパーク要素、大誘導性要素、及び高電界（低周波数から中 央周波数及び高周波数の電磁（ＥＭ）界要素）を発生することにより現在の点火 能力を与えることができる簡単な、実際的な、再現性のある単一の点火−燃焼支 持装置を提供する新規な組み合わせに使用される新規な点火装置の要素から成っ ており、高い電界は室形状あるいはピストンの動きに無関係に点火及びフレーム プラズマ核の両方の近辺で燃焼室内で維持される。

全ての３つの要素中に高エネルギーを有するという重要性は以下のようである。

つまり、スパークが形成された時に、極めて大きいかつ強い容量性スパーク要素 は可変フレーム核が（極めて薄い空気−燃料混合気の状態を含む）広い範囲の条 件の下で形成されることを保証する。容量性スパーク要素に続く誘導性要素は初 期の強い極めて高温の容量性スパークの周囲に大きい高温の容積を形成し、その ためここで容量性スパークを出るフレーム核は移動核により点火されるのに十分 に高温にある高温ガスを通って移動する。誘導性要素自体は点火させるのに十分 なほど高温ではない。初期の及び次に続くスパークブレークダウンに関連するＥ Ｍ要素（電界）を発生しているフレーム核（及び容量性及び誘導性要素）へＥＭ エネルギーを供給する。このように、冷たいガス中への移動及び急速冷却の代わ りに、容量性要素により発生された核は予め条件づけられた高温ガスを通って移 動し、これが大きいギャップの初期スパーク及び高電界のこの種の点火を発生す る装置は、 （１）　好適には新規な［簡単な同期電流ポンプ」である高効率高出力のＤＣ− ＤＣパワーコンバータ、 （２）双安定半導体デバイス（例えば、５ＣＲ）等の高効率スイッチを有する大 放電コンデンサから成る高効率放電回路（ＣＤＣ回路）、 （３）新規な小巻数比の極めて高い効率の点火コイル、（４）点火コントローラ 、 （５）　短いアンテナ中に終端された伝送線の短い一部分として一部作用する突 出したチップ（アンテナ）を有する高電圧、大容量、低ＥＭ抵抗のスパークプラ グ（これは好適にはスパークプラグシェル及びピストン面への大きいスパークギ ャップを形成するように設計される）、 （６）　最小のＥＭＩ及び最大のＥＭ界強さ及びスパーク高かを発生するように 高電圧容置性要素を制御するシールド部材及び同調インダクタ（チョーク）、 から成っている。

本発明は、大きい容量性及び大きい誘導性のスパークエネルギーを与える高出力 （例えば、スパークプラグ）容量に一致した点火コイル／コンデンサ「電圧倍増 」を有するＣＤ回１１！（ＣＤＣ回路）の使用、すなわち高出力容量（例えば、 ３００ピコフアラツド）を取り扱うために大きいＣＤＣコンデンサ（１０マイク ロフアラツド）の使用を含んでいる。好適には最小の１５キロボルトブレークダ ウン電圧の大きいギャップ点火が高容量性スパーク要素に使用され、そして初期 の連続的なつまりｒリンギング」連続正弦波スパークがアンテナプラグチップに より大きい初期スパーク及び次のフレームの近辺に結合される極めて高い電界成 分を有する幾つかの形式のＥＭ界を発生するために、接近して配置された「単一 正弦波」高ブレークダウン電圧多重スパークに続く大きい初期誘導性スパークを 与えるために使用される。この組み合わせにおいて、ＥＭ点火装置は極めて薄い 混合気の点火を行うことができる最適化された実際的な点火装置を提供する。

ＥＭ点大の重要な特徴は、プラグシェル及びピストン面へのスパークを形成する ことにより、これが長さで０．１”を超える、及び０．２５”あるいはこれより 大きいスパークギャップを与え径路に沿って絶縁層を挿入することにより発生で きる。点火タイミングが十分に早められており、（またこのためスパークプラグ ピストン面ギャップが大きく、一方周囲エンジン圧力が低い）部分負荷、極めて 薄い混合気という条件の下で、点弧は大きいギャップ（例えば、０．２５”）を 決めるプラグシェルへ、あるいは正確に大きいスパークが尤も必要とされるとい う条件の下でピストン面へ発生する。シリンダー圧力が高いというクランキング 条件の下では、タイミングが（ＴＤＣに接近して）おくらせられるのでより小さ いギャップがピストンに接近して使用できる。（圧力が共に高くかつスパークギ ャップが適当に大きいという）全負荷、高ＲＰＭ条件の下では、高出力電圧（例 えば、３３キロボルト）と適当な圧力との組み合わせがスパークプラグの点弧を 保証する。

高周波数ＥＭ界はく初期リンギングスパークに続く）ピストン面上への容量性プ ラグの迅速な、大きいギャップの点弧によって発生される。スパーク電流はくそ の径路がヘッド中にセラミック挿入物を含めることにより増加できる）ピストン 面及びシリンダーヘッドの内側に沿って「戻る」ように強制されるので、これは 全体の燃焼室を共振的に励起する。典型的には、点弧間の時間は１００マイクロ 秒の大きさであり、また高周波数（パルス化）ＥＭ界は（ＥＭパルス化発生器に おいて典型的であるように）約１マイクロ秒の間持続しまた５００から５０００ ボルト／ｃｍ／大気圧の範囲における電界の強さを与える。

低、中周波数の高電界は電圧が確立される時にスパーク点弧のすぐ前に励起され る突出プラグチップにより与えられ、ここでは意図した「ノンスパーキング」は 出力電圧が５０００から１００００ボルトと同じ位低下してスパークを発生でき ず、代わりに５００〜１００００ボルト／ｃｍの長い持続時間の発振電界の強さ を発生するように１次電圧が制御された方法で減衰することを可能にすることに より発生される。

このように、ＥＭ点火装置は、好適に初期リン、ギングパルスに続いて、（１０ 〜２０キロヘルツの仮定されたスパーク発振周波数に対して）ミリ抄出たり数パ ルスかつ３０％から６０％の範囲のデユーティ・サイクルの一連の単一パルスを 有する多重パルスモードで動作する。ＥＭ点火電源は好適には、これに高速スパ ーク点弧用の高「ブーストパワー」と高効率しの両方を発生することを可能にす るという制御特性を使用する。また、好適には、エンジン速度による点火点弧の 増大した数を部分的に補償するエンジン速度によるパルス数の減少、及びエンジ ン速度によるその周波数の小さい増加が与えられる。

適当な高い「ブーストパワー」の電源及び急速点弧点火コントローラが極めて高 い効率の低巻数比コイル、高効率放電コンデンサ及びスイッチ（ＣＤＣ装置）、 シェル及びヒストンへの突出アンテナチップのスパークを有する大容ｊＬＥＭス パークプラグ、及び容量性スパーク要素を制御するための適当なシールド材料及 び同調高電圧チョークと共に使用された時に前例のない効率及び点火能力を有し 、かつ現存の自動車エンジンに再取り付は可能な点火装置が得られる。その点火 能力はプラズマジェットよりも優れ、またこれは現存の全ての３つの重要な点火 要素によって極めて大きいかつ中心に配置された点火源を発生するために、自動 車エンジンがその能力によって２２：１から２４：１の空気−燃料（ＡＦ）比の 範囲で動作可能にする。このように、走行条件の下で少なくとも２２：１の空気 −燃料比の混合気を使用するために再噴射されるＥＭ点火装置及びディストリビ ュータを備えた自動車は、予定したヨーロッパ排出基準に適合できまた現在の３ 方触媒エンジンに対して１５から３０％の効率の改善を与えることができる。

ｌ匡＠薩羨ｒＩ吸 本発明の性質及び目的は本発明の好適実施例を図示している以下の図面を参照し て図示されまた説明される。

第１図はＥＭ制御及びＥＭＩ制御回路及びケーブルを有する４シリンダ一エンジ ン用ＣＤ回路及び２次側回路、及びメッキされたセラミック表面、内部チョーク 及び半球ヘッド形燃焼室の燃焼室中に突出したアンテナチップ、及びエンジンの 全ての動作条件の下で１５と３０キロボルトの間の電圧でブレークダウンするよ うに更に設計されたプラグチップを有する好適な容量性ＥＭスパークプラグを備 える完全なＥＭ点火装置の好適な実施例を示しており、 第２図は各種の容量及び制御チョークインダクタを含む第１図の点火回路の２次 高電圧側の等価回路であり、第２ａ図は第１図のスパークギャップのブレークダ ウン、及びプラグ容量、コイル出力容量及び１次回路放電容量の放電に続いて存 在する３つの主要な電流波形を描いており、第３図は第１図に特定された重要な 特徴を組み込んだ簡単化したスパークプラグであり、 第３ａ図はほとんどの動作条件（２０度ＢＴＤＣより大きい早めタイミング）に 対して１つの多重パルスプラグ点弧の間の逆点弧及びピストン点弧の両方を発生 するための詳細なスパークプラグチップの設計とｒＥＭ制御容積」とを描いてお り、第４図は好適プラグチップ及びそのパラメータに関する第１図、第３図、第 ３ａ図の好適な突出アンテナプラグチップデザイン用の好適なｒ点弧包絡線」を 描いており、第５ａ図及び第５ｂ図はプラグチップにおいて低周波数高電界を増 大するために設計された２つの好適な１次電圧点火パルス波形を示し、第５Ｃ図 は１つの単−正弦波点弧用の２次側電圧波形を示しており、 第６図はＥＭ電流及び電荷分散及び各種ＲＦ及びプラグパラメータを示したエン ジンに接続された容量性ＲＦスパークプラグを示しており、 第６ａ図は局部電界を示しかつ初期フレームを伝播している第６図のプラグシリ ンダ接合を示しており、第７ａ図はピストン面によりスキッシュ効果を発生しま た点火プラズマを拡張するために使用される大きいチップの付いたＲＦプラグを 示しており、 第７ｂ図はタイミングのより大きい早めを可能にするために対称ピストン面のく ぼみと共に使用されたプラグチップを示しており、 第７ｃ図はより多い早めタイミングに対して非対称ピストン面のくぼみと共に使 用されたプラグチップ、及び電界をピストン面上に集束するために実質的にとが らせたプラグチップを示しており、 第８図はブレークダウン電圧、圧力及び点火タイミンクにより定義されたＲＦプ ラグに対する「ブレークダウン電圧包絡線」を示しており、 第９ａ図は標準１４ｍｍプラグデザインに基づいたＲＦプラグデザインの詳細図 であり、 第９ｂ図はロータリー形エンジンの「シリンダーヘッドｊ上に取り付けられた図 示の２ピースセラミツク絶縁物を組み込んだ大直径のＲＦプラグデザインを示し ており、第１０ａ図は燃焼室の電気的容積を増すために複数の連続したスパーク を発生する中断された導電性ピストン面及びセラミック環状体つまり挿入物を有 するピストンＩＣエンジンのシリンダヘッド上に取り付けられたＲＦプラグの側 面図であり、第１０ｂ図は第１０ａ図の頂面体であり、第１１ａ図及び第１１ｂ 図はそれぞれ多重の連続したスパークの形成のためにピストン及び連続したギャ ップから絶縁するための長いセラミックチューブを用いた多重連続点火スパーク を発生する中断された導電性ピストンの好適実施例を示すＩＣエンジンの燃焼室 の側面図及び頂面図であり、第１１ｃ図は主スパークプラグギャップに直列にギ ャップをブレークダウンするために使用できる増大した２次電圧の現象を説明す るために使用された第１１ａ図、第１１ｂ図、第１２図のピストン連続ギャップ を組み合わされた第１図の点火回路の２次側の高電圧側の等価回路であり、 第１ｉｄ図はギャップがブレークダウンする時に第１１ａ図及び第１１ｂ図の各 種のギャップに現れる２次側コイルの高電圧の電圧一時間曲線であり、 第１２図は多重列の点火スパークを与えるために構成されたピストンの好適実施 例を示している。

好１３０１かユ脱朋− 第１図は４シリンダエンジンに摘要されたＥＭ点火装置の好適実施例である。こ れは、装置を駆動するＤＣ−ＤＣパワーコンバータ１３及び放電図Ｈ＠　１１　 、及びＥＭＩを最小にし一方のスパークの最大蓄積エネルギーを供給するよう設 計された同調インダクタ１０８．１０８ａ、１０８ｂ及びシールドケーブル１５ １／１５１４１を有する好適高電圧回路、及び突出したアンテナチップ１０５を 備えた改良されたＥＭ（ＲＦ）スパークプラグ９４を含んでいる。動作において この装置は燃焼反応を増すためにスパーク／フレーム開始の近辺で大振幅／高周 波数スパーク電流及び高電界の範囲を与える。

放電回路はコイル３（１次側ｌ、２次側２）、コンデンサ４．５ＣＲ５、及びダ イオード７を有している０点火波形を制御するために使用された回路コントロー ラはブロック１６／１９／２０から成っており、ここでブロック１９は（１８で そのトリガーを受け取る）入カドリガーシェーバ−であり、２０は点火ファイア 持続時間を決定するゲート幅コントローラであり、そして１６は好適にはデュア ルコントローラ、（ゲート発振器を使用する電流ポンプ形電源１３の）電源コン トローラ、及び５ＣＲ５用のタイミング信号コントローラである。

第２図を参照してこれの等価回路である第１図の高電圧回路を検討すると３つの イインダクタ１０８，１０８ａ、１０８ｂを含んでいることがわかる。これらは 一般にスパークに供給されるエネルギーを最大にしかつＥＭを最小にするために 点火放電の高電圧容量性部品を同調しかつ制御するように作用する。特に、それ らはコンデンサ９の放電をほぼ１０ＭＨｚのより低い所望の周波数に同調するた めに直列に動作する。出力コンデンサ９は一般にコイル３の出力容量９ａ（ｅｓ ｃ）及び２次側コイル巻線２の出力間に意図的に配置できる別のコンデンサ９　 ｂ（Ｃｓａ）から成っている。

「約Ｊ１０ＭＨｚを参照して、我々は以後Ｘ−４０％とＸ＋４０％との間の値に 等しいＸをほぼ決定する。つまり、約１０ＭＨｚは６ＭＨｚと１４ＭＨｚとの間 の値はＡＭラジオより十分に上でありＦＭラジオより十分に下であることがわか る。

出力容量９の放電の同調は次の式から得られる。

ｆｓ＝１／［２＊ｐｉ）＊５ＧＲＴ（Ｌｓ＊Ｃｓ）。

ここで、ｐｉ＝３．１４２ Ｌｓ＝合計２次側インダクタンス（１０８＋１０８ａ＋１０８ｂ）Ｃｓ＝ｅｓｃ ＋Ｃ５ａ Ｃｓが１ｏｏｐｒに等しければｆｓ＝１０ＭＨｚであるからＬｓ＝２、’）ｃｚ Ｈｅｒ＋ｒｙであり、これが例えば１０８にはｌ　、　５１ｔ　Ｈｅｎｒｙ、１ ０８には０．２５　μＨｅｎｒｙそして１０ｂには０．７５μＨｅｎｒｙに分割 できる。より大きい値の容ｆＣ６、例えば２５０ｐｆの場合にはｆｓ＝１０ＭＨ ｚであることからＬｓ＝　１　μＨｅｎｒｙであり、ソースインピーダンスＺｓ ＝ＳＧＲＴ（Ｌｓ／Ｃ５）＝６０オームであり、これが２５キロボルトのブレー クダウン電圧に対しては４００アンペアのピーク電流を与える。

第２図の容量９Ｃ（シールド１５１に対するケーブル１５３の容量）が放電した 時にインダクタ１０８ａは気化器１５５のローター１５７のローターチップに形 成された放電の周波数を低めるように作用する。同様に、インダクタ１０８ｂは その周波数を低下するように各スパークプラグケーブルの容量９ｄ（シールド１ ５１ａを有するケーブル１５４ａ）、第２図に作用する。

シールド１５１は放射ループの大きさを制限するためにコイルの２次側巻線の戻 り線１５０に接続された中心リード１５３上に設けられている。この好適実施例 では、１次巻線１の低い側は２次巻線２の低い側１５０から絶縁されている。シ ールド１５１は３つの場所のどれか１つに終端できる、つまり、１）気化器１５ ５の近くのエンジンブロックに、２）それが各スパークプラグ（図示の１５１＆ ）上のシールド上に（この図示されているように）続いた後にエンジンブロック に、３）最も堅いシールドを発生する各スパークプラグケーシング上に終端でき る。

好適には、フェライト材料は、１０ＭＨｚより上を特に２０ＭＨｚより上だけを 吸収する（２０ＭＨｚで１フィート長さ当たり３０Ｂ挿入損失）カーボンＥＭＩ 抑制チューブ等のスパークプラグワイヤの周りに含まれている。これは同調され た容量性エネルギーが（例えば、５から１０ＭＨｚで）通過できるようにし、（ スパークプラグ容量１４６ａ（第２図）により発生されたものを除いて）極めて 高い周波数成分を吸収しながらスパークに利用できる。別に（シールドを介して ＥＭＩ通過の減衰を最大にしながら）スパークに利用できる容量性電流の減衰を 最小にするためにシールドの外側に抑制チューブが配置できる。中心導体１３２ ．１３２ａ用の高周波数Ｌｉｔｚワイヤの使用によっても減衰が最小となる。

第１図のスパークプラグ９４は４つの好適実施例を示している、つまり１）絶縁 物９６ｂのセラミック表面への密着により最大容量を与えるため、かつ（プラグ 容量１４６ａの極めて高い周波数の放電による外側層１５６ａ上のたったｏ、ｏ ｏｉ”厚さの）銀あるいは銅の使用によって最大電気伝導度を与えるために、絶 縁物９６ｂの周りにサンドイッチされ（かつ導体１５９への導体材料１５９ａに より埋め込まれた）フォイルあるいはメッキ１５６ｇ、１５６ｂの薄い、高導電 性（銅あるいは銀）層、２）３６キロボルト動作に対して０８１０”壁厚さの材 料だけが必要とされるように３０％高いブレークダウン電圧を与えるため及び１ ０（対９）というより高い誘電率を与えるために、絶縁物９６ｂ用の高純度（９ ９，５％）アルミナ、３）スパーク１０６ａ。

１０６ａｂ、　１０６ａｃ、　１０６ａｄ中に、及び燃焼室１００中に放電する ように、容ｉ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｃ！（第２図）の放電からの放射を最小にし かつプラグ容量１４６ａのエネルギーをトラップするための組み込みインダクタ １０８ｂ、４）大きい容積の高い局部電界、及び２０度（はとんどのエンジンの 動作条件）より太きいクランク角度点火タイミング用の多重局部部位スパークを 発生できる燃焼室１００に突出して第３ａ図、第４図に詳細に示されたアンテナ スパークプラグチップデザイン１０５である。

この多重局部部位のスパークは、スパークプラグシェル１０３の縁へのスパーク １０６ａｂ、側壁がある場合に側壁へのスパーク１０６ａｃ　、ピストン側の上 昇がある場合にピストン１０１ａの側面へのスパーク１０６ａｂ、及びピストン １０１ａの反対表面１０４へのスパーク１０６ａを形成する。

このスパークプラグデザインにおいては、インダクタ１０８ｂはスパークプラグ 絶縁物９６ｂの頂部プラグつまりケーシング９６ｂｂ内に収納され、頂部プラグ 電極９５と、表面１５６ａの頂部上に取り付けられた金属キャップ１３６ａ上と の間に接続されており、この金属キャップは導電層１５６ａあるいはオプション の導体１５９ｂにより中心電極導体１５９に接続されている。空心を有するイン ダクタ１０８ｂの典型的なインダクタンスは（０，４インチ直径、１インチ長さ 及びインチ当たり１２巻について）０．５μＨｅｎｒｙである。金属キャップ１ ３６ａは表面１５６ａの頂部端における電界強度を低減するように機能しまた外 側シェル９６ｃが端１６０により表面１５６ｂの端部の自然な丸味を与える。

第２図は既に説明したように単に第１図の高電圧出力側の等価回路でありここで は各種の要素が第１図の説明を参照して既に説明され、また以下に第２ａ図を参 照して更に説明される。

第２ａ図は（第２図の等価回路を参照して）第１図の設計に基づいて実際の好適 スパーク電流特性を示している。容量性ＥＭ電流１６１（５０〜５００ＭＨｚと いうその高い周波数の故にｒＥＭ電流」と言われる）はプラグ容量１．４６ａ（ 第２図）の放電から得られ、また４００から２０００アンペアの範囲の極めて高 いピークのリンギング電流により特徴づけられ、１００キロワツトの大きさの割 合でスパークプラズマにエネルギーを供給する。

この電流は、好適には５から１０ＭＨｚの範囲までインダクタ１０８＋１０８ａ ＋１０８ｂにより同調される容量９ａ及び９ｂ（第２図）の放電から得られる容 量性電流１６２を伴いまた典型的には１００と４００アンペアとの間のピーク電 流を有し、またぐこの要素がＥＭ又は他の電流成分に代えて意図的に最小にされ なければ、つまりＥＭＩを減少するために）１０キロワツトの大きさでパワーを スパークプラズマに供給する。低抵抗かつ十分な大きさのスパークプラグワイヤ （例えば、Ｌｉｔｚワイヤ）にあっては、この成分は数マイクロ秒の間持続でき る。

最後に、点火コイル３を介したコンデンサ４の放電から得られる１０ＫＨｚ周波 数かつ２〜５アンペアビーク電流の誘導性成分がある。この場合には、コイルは 好適には１平方インチ断面積よりも大きいおおきなコアを有し、全体銅損を低減 するために少ない１次巻数が使用できる。例えば、（５から１０マイクロフアラ ツド入力コンデンサ４が３３０から３６０ボルト（４００ボルトコンデンサ）で 動作しているものとすれば）１次巻線にはＮｏ、８から１４のワイヤの１０から ２０巻がまた２次巻線には例えばＮｏ、２４ワイヤの５０巻数比が使用される。

例えば０．２インチの適当な大きいスパークプラグ容量によれば、アーク（スパ ーク）燃焼電圧は１０キロワツトの大きさでバワーをスパークプラズマに供給す るために、容易に２００から４００ボルトの範囲にあることができる。

このＥＭ電流の２つの形式、つまり「短絡回路ＪＥＭ形（ｒＥＭＳＣＪ）、及び 「開放回路ＪＥＭ形（ｒＥＭＯｃＪ）が存在する。

ＥＭＳＣ電流はスパーク部位でスパークを横断する小さい電界（５００ボルト／ ｃ−／大気より小さい）により特徴づれられる。

このスパークは電気的「短絡回路」（例えば、第１図のスパーク１０６ａｂ及び １０６ａｃ）を表し、また更に点火プラズマを励起しかつフレーム核を生ずる重 大な横断電界成分を有していない。

他方、ＥＭＯＣ電流は第６図を参照して開示されるようにスパークプラグ部位で 極めて大きい横断電界により特徴づけられ、これは１０．０００ボルト／ｃＩＩ ｌ／大気と同じく高くできる。これは戻り電流と共に短絡点（例えば、第１図の スパーク１０６ａ。

１０６ａｂを形成するピストン）から電気的位相シフト（つまり等個直列インダ クタンス）の結果として発生し、これがスパーク電流方向に横断する高い電界を 有する伝送線を形成する。この電界は更にプラズマを過熱するが、この界が点火 プラズマに露出されるか否かには関係がない、第６ａ図において、これはプラズ マ及び初期フレームの両方に露出されている。

第２図、第２ａ図では、３以上の電流要素を有することができることがわかる０ 例えば、放電を１６１と１６２により表わされたちの例えば１６１には４０ＭＨ ｚ対２００ＭＨｚ及び１６２には８．Ｍ　Ｈｚの間の周波数に同調するのにイン ダクタ１０８ｂを使用して、図示の（同軸）ケーブル１３２／１５４ａ／１２５ ａにより表されるような各個別のスパークプラグワイヤに大きい容量（例えば１ ００ｐｆ）を確立することができる。中間の成分も例えば４０キロワツトの中間 の割合でパワーを供給する。

第３図は大略のスケールで描かれた第１図のプラグ９４に対する簡単化された別 のデザインを示している。このデザインはこのプラグデザインが大要領かつ低抵 抗のために一定の大きい直径の中心「導体Ｊ９６＋１（例えば０．４８インチ直 径）を特徴としてるいので特に１８ｍｍねじ９６ｃを有するプラグに適している 。

この場合に、中心「導体」９６ａは導体層１５６ａ、頂部キャップ１３６ａ、及 び底部キャップ１５９ａにより置換でき、この底部キャップ１５９ａは絶縁物チ ップ９７の内側に収納されたチップ中心導体１５９に接続される。絶縁シェル９ ６ｂも第３ａ図及び第４図に詳細に説明される、チップ１０５を除いて管状デザ インによる簡単なものである。インダクタ１０８ｂは電極９５とキャップ１３６ ａとの間の絶縁物９６ｂの頂部９６ｂｂ中に容易に組み込まれる。

第３ａ図は第１図及び第３図のスパークプラグ９４のチップ好適実施例であり、 シリンダヘッド１０２ａあるいはプラグシェル１０２ｂ（スパーク１０６ａｂを 形成する１逆ｊ点弧）及び／又はピストン表面１０１くスパーク１０６ａを形成 する「順」点弧）に多重場所点弧を与えるように構成された突出アンテナチップ １０５を備えている。１回の点火の間に多重場所点弧を与えかつ良好なアンテナ として動作するためには、絶縁物突出長さ「１」は最適には０．２インチである 。０．２インチの値は以下のようにして得られた。つまり、図示のプラグチップ の典型的なブレークダウン電圧は１大気圧で通常の順方向ギャップに対して約４ ０ボルト／ｌｌ１ｌである。図示のチップデザインに対する逆ブレークダウンは 略この値の２／３つまり２６ボルト／ｍｉｌである。１＝０．２インチであれば 、これは５，２００ボルトの逆ブレークダウン電圧に相当する。しかし、１＝０ ．２は（ブレークダウン電圧に基づいて）０．１４という順ギャップに相当し、 これが典型的な小さいエンジン（Ｆ　ｏｒｄ　Ｅ　５ｃｏｒｔ）に対しては０． ０５インチの初期ギャップｈｏについて約２０度のクランク角度に相当し、次に これが（９：１の圧縮エンジンとすれば）圧縮圧力比７．５に相当する。２０度 というこのクランク角度では、スパークは順方向又は逆方向（逆ブレークダウン ）に点弧することと等しい。クランクを回していない全負荷状態（９０％体積効 率とする）において、動作圧力は約６．７大気（すなわち、約７．５Ｘ０．９＞ であり、そのためこのクランク位置におけるブレークダウン電圧は３３キロボル トでありまたこれは最大ブレークダウン電圧である（値はタイミングが更に早め られる従って低下する）、そのため、１＝Ｏ／２インチは、スパークが常に点弧 していること及び２５から４０度の典型的な希薄燃焼エンジンの部分負荷タイミ ング及び例えばクランク角度２４度の典型的な点火持続時間を有する多重パルス 添加にあっては、逆１０６ａｂ及び順１０６ａ点弧の両方が発生しこのため極め て大きい点火容積を形成する。また、通常の動作条件の下のブレークダウン電圧 は、スパークの要求される大容量成分及び高い「非点弧」電界を与えるために１ ５から３０キロボルトの範囲内にある。

プラグチップ１０５は好適には、凸面形状（絶縁物９７に対して形状９７ａ及び 電極チップ１０５に対して形状１０５ｂ）で構成され、また「ブリブレークダウ ン電界１２２」を（ここで図示した約１／２インチ半径の）できる限り大きいｒ ＥＭ制御体積１２０」に広げるためにできるだけ（第４図参照）Ｊく形成される 。この体積は１０００ボルト／　ｃ　ｍ　／大気を超える界強度を含むものとし て決定され、ここで高い界は図示のように中心電極１５９と「接地」との間の高 い電圧により発生され、プラグ絶縁材間の降下は極めて小さい（アルミナ絶縁物 の誘電率が典型的には９であるので空気のもの１／９である）。

第４図には、１５から３０キロボルトの電圧範囲内に「点弧包絡線Ｊ１２０ａを 与えるため及びＩＣエンジンの動作の全ての条件に耐える最適のアンテナ及び大 きいスパーク発生構造を与えるために、プラグチップパラメータがより詳細に定 義されている。

プラグチップ１０５、絶縁物チップ９７、（好適にはニッケル合金チップ１５９ ａを有する銅から成る）中心導体１５９、ピストン及びプラグシェル表面１０１ ．．１０３に対しては、（典型的な）値及び範囲によってプラグパラメータが定 義される。

Ｚプグ亙うノニ！−−１−　−一え一几一中心導体直径　２ａ　Ｏ，０８”　１ ／１６”−１７８”絶縁物端部厚さｂ’　−ａ’　０．０６”　０．０５”−０ ，０８”絶縁物底部厚さＭｌ−ａ”　０．０８”　０．０６°’−０，１０”絶 縁物突出長さ１　０．２”　０．１６”−０，２４”ＴＤＣブチグチツブピスト ンギヤツブ プラグ底部ギャップｇｏ　０．０６”　０．０４”−０．０８”前述の値によっ て、基本エンジンとして４シリンダーの１９８５　Ｆｏｒｄ　ＣＶＨエンジンを 仮定すれば、曲線１３１゜１３１ａ、１３０，１３０ａ、１３０ｂによって定義 される。ｒ点弧包絡線」１２０ａが発生される。半径線１３６，１３６ａは大気 より上のシリンダー圧力の関数としてＴＤＣ及び３０度ＢＴＤに対するピストン 点弧電圧曲線であり、また曲線１３１／１３１ｍはプラグシェル点弧電圧曲線で ある。前述の値から、好適な絶縁物９７の底部直径２ｂ″が１／４”であり、プ ラグねし９６ｃＩＤ「Ｄ」が０．３６”であることがわがる。

Ｆ　ｏｒｄエンジン等のエンジンに対しては、エンジンタイミングはピストン点 弧が低圧で利用できないようなものであり、そのため「点弧包絡線」はこの場合 は５キロボルトの最小ブレークダウン電圧（及び最大の２８キロボルト）を配置 する曲線１３０ｂにより閉じられる。これは大要領電流（第２ａ図）、高い［ブ リブレークダウン電界ｊ（第３ａ図、第５ａ図−第５ｃ図）及び高周波数、高Ｅ Ｍ界（第６図、第６ａ図）の両方を発生することによる所望の結果であり、チッ プ１５９の長いアンテナ形構造は更にできるだけ大きいｒＥＭ制御容積」（第３ ａ図）つまり電気的影響の容積が発生されることを保証する。

第６図から第１０ａ図には、ピストン頂部へのスパーク形成に関連する高いＥＭ 電界を発生する手段が描かれている。第５ａ図から第５ｃ図には２Ｍ制御容積（ 第３ａ図）内に収納された初期フレームフロント（１２１ｂ、第３ａ図）を電気 的に励起するために、更に、第４図に説明されたような高ブレークダウン電圧と 共にアンテナチップ構造を使用することによってプラグチップ１０５に大きい電 界を発生するのに適する多重スパーク点火プロフィールが説明されている。

第５ａ図は、次にＯＦＦ−ＴＩＭＥＳＩ　１６（ＴＯＦＦ）が続く持続時間ＴＩ （１１５）の「リンギング」電圧１１５ａと、周期Ｔ３の非点弧電圧曲線１１９ ａが次に続く周期Ｔ２（１１７）の単一電圧曲線１１７ａとから成る好適な（余 弦）１次電圧波形を示しており、ここでＴＯＦＦはＴ３がＴ２＋ＴＯＦＦより少 し小さいように選択される。電圧曲線１１９ａはプラグを点弧するために不十分 な２次側電圧Ｖｓを１次側回路（第１図１１）のスイッチングを表しており、こ れが初期フレームに影響する極めて高い局部電界強度を発生するために、１１９ ａと同様の形状及び持続時間（Ｔ３）であるが（この周波数の１０倍、つまり約 ３０ＫＨｚの）高い周波数の振動を有する５、０００がら１０．０００ボルトビ ークの典型的な振幅の２次側電圧を発生する。

第５ｂ図では、初期「リンギング」波形１１５ａが（この例では約８０マイクロ 秒の波形周期Ｔ２に相当する）最小の実際のＯＦＦ−ＴＩＭＥ　ＴＯＦＦ（１１ ８）により分離された接近して配置された単一波形１１５ａ＆により置換されて いる。ここの利点は第５ｃ図の１１１．１１１ａにより決定されるプリブレーク ダウン高電圧周期の付加、及び燃焼を更に増すために当然に存在する振動高電圧 １１３ｄである。アーク年始用電圧１１３ｂ１１３ｃは大きいスパークギャップ の故に最大電力をスパークに供給するために高い（２００−４００ボルト）。

第５ａ図、第５ｂ図を参照すると、パルスと点火パルス列の全体持続時間どの間 のスペースはアンテナプラグチップにより発生される２Ｍ制御容積（第３ａ図） と共に、混合燃焼特性により影響される。

典型的な炭化水素燃焼、例えばプロパン、ガソリン等のエンジン内のフレーム速 度は５０　ｃ＋ｎｓ／　ｓｅｅ　の大きさのものであり、初期フレームの実際の 伝播はく拡張効果の故に＞　２００　ａｍ／　ｓｅｃの大きさである。これは０ 　、２　ｃｍ／　ｎ５ｅｃつまり１／４インチ／３　ｍ５ｅｃに変形し、ここで １／４インチ半径は第３ａ図、第４図、第５ａ図、第５ｂ図、第５ｃ図における 強い電界の半径つまり２Ｍ制御容積に相当する。１つの付加の説明があり、これ は空気−燃焼混合気の摂動のスケルに関係する。低いエンジン速度ではこれは通 常は１／４インチよりも大きくまた高速ではこれは１／４インチよりも小さい。

初期フレームについてのＥ　Ｍ　（高電界）の影響の目的は、少なくこれが微少 な摂動により十分に強化されるまでフレームを助けることである。これは低速で はパルス列の持続時間（第５ａ図、第５ｂ図）が３　ｍ５ｅｃの大きさの時間の 間持続するようにされねばならないことを意味し、これが３０００ＲＰＭ例えば １　ｍ５ｅｃに減少され、またここではパルス間の間隔も好適にはある程度まで 低減される。

ここに説明された所望の点火特性を発生するために全体の開示を参照すると、他 の装置に共通するある特徴があるが、最も重要なものはＩＣエンジンにおける点 火を発生するための従来の方法及び変数とは明らかに相違する。これらの相違は 数が多すぎて従来技術を参照して列挙することはできないが、しかし相違してい ることの指示を与えるためにそれらのサンプルが以下のバラグラフで簡単に説明 される。

従来の装置は正しく動作するために抵抗性プラグ、抵抗性ケーブル、抵抗性ロー ター、高抵抗コイルの２次側（全てが１０００オームの大きさ）を使用している 。ＥＭ点火においては、抵抗は容認できず、数百から数千倍に低減されねばなら ない、更に、単に抵抗を排除することだけでは十分ではなく要素を構成するため に大きな手当がとられねばならず、そのためにそれらの抵抗は、例えばコイル（ これは米国特許出願番号第６８８，０３０号に開示された発明によってのみ可能 とされた）におけるように及びスパークプラグケーブル（その中心導体は好適に は高周波数Ｌｉｔｚワイヤ等から構成されねばならない）におけるように異常に 低い抵抗値を有している。

従来の設計はスパーク点弧の際に発生する各種の高周波数放電を最小にするため に抵抗性及び他の方法を使用する０本装置では、部品は各種のスパーク放電を最 大にしかつこれらを最小の発散によってプラグチップに供給するように設計され ている。

更に、点火点弧毎の多重パルスが好ましく、これは従来の装置にとってＥＭＩ干 渉及び他の問題の重大な源である。

従来装置は設置電極、あるいは短くて太い表面ギヤツブ形構成によりスパークプ ラグを使用する。長いチップを有する実験的プラグは特殊用途のために存在して いる。最も長いチップの実験のプラグであるいは実験的な長い表面ギヤツブ形プ ラグが修正された場合には、プラグはチップ絶縁厚さが典型的には高負荷及び高 ＲＰ　Ｍでの孔である０、０３０”から０．５０”である時には全く存在しない ことがわかる。

長い表面ギヤツブ形プラグでは、スラストのデザインは現在のものとは逆であり 、ここでは最も低いブレークダウン電圧及びブレークダウン電圧対供給圧力の平 らな勾配を発生するために寸法が選択される。ここでは、この方法は正の勾配に よって全ての条件の下で最高の実際のブレークダウン電圧を発生しまたこの目的 の実現のために意図的に「順」及び「逆」点弧に使用する。

例えばエアークラフトプラグ及びスパークプラグケーブル等のシールドが使用さ れねばならないデザインでは、シールドが高電圧電極に与える容量を最小にする 注意が払われねばならない、ここでは、容量は好適にはこれらの容量のうでんの 際に高い周波数の容量性／ＥＭ電流を与えるために制御可能に組み込まれている 。

通常のデザインでは、ｒ高速高電圧上昇時間Ｊが好適であり、一方本デザインは 上昇時間の持続時間を増大するために高出力容量を使用しており、電気的に燃焼 を励起するためにアンテナチップ付プラグと共に高い電圧がより長い持続時間に 対して利用できる。

従来のＣＤ装置では、約１マイクロフアラツドの入力容量が好適であり、一方本 装置では、改良された点火及び電界励起のために「電圧倍増コイルｊ、高出力容 量及び多重パルシングと共に使用されるべき入力容量はより大きい大きさく１０ 倍大きい）つまり１０マイクロフアラツドが好適である。

従来のデザインでは、「誤点弧」を除去するために注意が払われている。本デザ インでは、好適には「誤点弧」が含められ、むしろ初期燃焼を励起するための実 際のスパークから始まるスパーク点弧点火列の一部として「非点弧」パルスが含 められる。

現在のスパークプラグ技術はよりスリムなボディの、より小さいネジ直径スパー クプラグに向かって進んでいる。本デザインは好適には最大の実際のねじ直径（ ある車両にまだ使用されている古い１８ｍｍねし）を有する大きいプラグである 。

ピストン点弧を使用した普通でない、古い実験的な点火はピストンへのブレーク ダウン電圧を最小にするように動作した。

このデザインでは、その目的はブレークダウン電圧を最大にすることである（好 適にはピストンへの点弧の全ての条件の下で１５キロボルトよりも大きい）。

大抵のｒ高エネルギー点火」はスパークプラグの損耗を制限するためにスパーク 電流を４００ｍＡ以下に制限するように設計されており、またこれ以上大きい電 流による付加的な利益はほとんどないことが言われている（例えば、Ｂｏｓｃｈ 　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｐｏｒｔｓ）、本デザインでは、「電圧倍増コイル」 の発明はその最大値の１０倍のピーク電流つまり４アンペアを発生するために使 用される。

現在のスパークプラグのデザインはブリ点火を生じないようにそれをくぼませる ことによってヒートシンク上にプラグチップを集中している。この場合に、プラ グチップはアンテナでもあり、またプリ点火の最小にされるように極めて薄い混 合気で動作するその能力に一部依存してできるだけ燃焼室中に突出す研究の後に 、本発明（ＥＭ点火）は、高度に共に作用する方法で前例のない効率及び点火能 力を備えた点火装置を発生するために多くの普通でない考え方（そのうちの一部 のリストはここで列挙されている。その多くは「悪いＪ約束によるものである。

）の構成を示している。

第６図は従来のエンジンシリンダのシリンダヘッド１０２ａに接続された容量性 ＲＦプラグ９４（第１図で簡単に説明された）を示している。この図ではプラグ のｉ＆適の要件が示されている。これは次式で与えられる大きい容量９８を与え るため−に半径「ａ」の大きい内側導体９６ａ及び好適には大きい誘電率εｒの 薄い誘電層（ト１）を有している。

Ｃｐ＝０．２４ＸεｒＸＬｔｒ／（ｌｏｇｂ／ａ）ここで、Ｌｔｒは図に示され ているようにプラグ長さくｃｌｌｌ）である。

高純度アルミナが絶縁誘電体９６ｂ（相対誘電率εｒは９）に使用されかつ以下 のプラグ寸法が選択された場合には、ａ＝０．２７５″、ｂ＝０．３７５”＋（ ａ−ｂ）＝　０　、１０″。

Ｌｔｒ＝２．２５″ プラグ容量性Ｃｐは次式で与えられる。

Ｃｐ＝１００ピコファラッド（ｐｆ） これは特定された範囲（５０−２５０ｐｆ）内にある。

この出願では、プラグチップ１０５からピストン１０１ａのピストン表面１０１ の点１０４ヘスパークを点弧することにより、プラグ容量に蓄えられたエネルギ ーがＥＭ界エネルギー及び電流に変換される。これは電流がＥＭ自己共振室を形 成するために図に示されているようにピストン面１０１及びシリンダ壁面１０７ 及びシリンダヘッド面１０２に沿って流れさせるためである更に、図示のように 、頂部端つまり境界９５においてプラグ内側半径「ａ」が半径「ｄ」（ここで、 ｒｄ、は「ａ」よりも非常に小さい）に制限されかつインダクタ１０８が端９５ に接続されている場合には、大きいＥＭインピーダンスの不整合がこの境界９５ で存在する。この電流は次に境界９５で反射され、そのため（長さＬｔｒの）プ ラグ９４及び（半径Ｌｃの）燃焼室１００の組み合わせはプラグギャップ１０６ における零電界成分を有する代わりに、プラグチップの近くで点火／フレームプ ラズマをＥＭ励起するためのことができるＥＭ自己共振１／４波伝送線空洞にな る。スパークが点弧されたシリンダヘッド１０３に直接にアースされた場合には 零異点（また最大電流点）がシリンダ表面１０７にシフトされ、領域１０６を適 当な異点にする。

特に、ギャップのブレークダウンの際にプラグギャップ１０６界Ｅ１は路次式に よって与えられる。

Ｅｌ＝ＥＯＩＸ（Ｌｃ／（ＳＱＲＴ（εｒ）ＸＬｔｒ＋Ｌｃ））ここで、Ｌｃは ５ＱＲＴ（εｒ）ＸＬｔｒより小さいものとし、またＥＯｌは略 ＥＯｌ−ＥＯ／５ＱＲＴ（１＋Ｖｏ１．１／　εｒＸＶｏ１．０＞により与えら れ、ここでＶｏｌ、１及びＶｏｌ、Ｏはそれぞれ室１００の容積及び誘電層９６ ｂの容積であり、またＥＯは１０６の電気的ブレークダウンの直前の誘電層９６ ｂ中の電界である。

この電界は略 Ｅ　Ｏ＝Ｖｓｂ／　（（ｂ−ａ）Ｘ　Ｓ　Ｑ　ＲＴ（εｒ））により与えられる 。

前述したことから、前述の値に対して及び更にブレークダウンの前に約２０，０ ００ボルトの電圧をとるものとすれば、ピストンが上死点（ＴＤＣ）近くにある 時には１０，０００ボルト／ａｍのブレークダウンのすぐ後にギャップ１０６で 界強度を得ることができることが示された。最適には、（大きい容量性エネルギ ーを与えるためには）Ｌｔｒができるだけ小さく一方Ｃｐが１００ｐｆより大き い大きさであることが必要である。これは大きいプラグ容量（高εｒ）を有する かなり短い大きく直径のプラグによって実現できる。大きいプラグ導体９６ａの 直径「２ａ」は、振動の周波数が数百メガヘルツであるのでプラグの容量性エネ ルギーが約０．００１”厚さの薄い表面層に制限された共振振動電流の形式で放 電された時に電流損失も減少する。

第６ａ図はスパーク１０６ａの近辺の電界線及び伝播初期フレームフロント１０ ９の詳細を示している。ＥＭ励起がこの電界分布により与えられることがわかる 。しがし、この高周波数、大電界強度の振動はたった約１マイクロ秒間しか続が ないので、大きなＥＭエネルギーを与えるためにギャップ１０６を繰り返してか つ迅速に点弧しなければならない。これは第４ａ図の放電回路を参照して開示さ れている。ギャップ１０６は適当に高いブレークダウン電圧を保証するために回 復（イオン除去）しなければならないので、ギャップ１０６における摂動の存在 が（プラズマ放電を拡散するという積極的効果を有すると共に）点弧の速度を増 すことを援助する。ＥＭ界の効果は、プラグが壁よりもシリンダーの中心近くに 配置されている限り、米国特許第４．４９９．８７２号に開示されているように 、２つのスパークプラグを使用することにより更に増大できる。特に、１つのプ ラグのＥＭ界（及び電界さえも）が他プラグの放電及びフレームプラズマと相互 作用するようにでき、また、その逆もできる。

けれどもこれは一部は電流がピストン表面全体にどのようにうまく広がったかに 依存する。これは室１００のＱの関数であり、またブレークダウン電流が室１０ ０の残りのものに結合する方法の関数である。

ピストンスパークギャップの電気的ブレークダウン特性をもっと十分に理解する ために、いくつかの公式が展開される。あるクランク角度に対するブレークダウ ン電圧ｖｂ自体はまず第１にギャップ長さｈに比例し、ギャップ長さはくフラッ トピストン及びフラットシリンダーヘッドにおいてＴＤＣの周りの小さいクラン ク角度に対して）以下のように与えられるクランク角度の関数である。

ｈ＝ｈｏ＋ｏ、５ＸＬｓＸ（１−ｃｏｓθ）。

ここで、ｈｏ＝ＴＤｃにおけるギャップの長さ、ＬＳ＝ピストンのストローク長 さ、 θ＝ＴＤＣの周りのクランク角度。

ブレークダウン界は空気の密度りにも比例する。密度りはＴＤＣの周りのクラン ク角度の関数として次式によりＢＤＣにおける密度Ｄｏに関連している。

Ｄ＝ＤＯ／’（１／（ＣＲ１））＋０．５Ｘ（１−ｃｏｓθ）」ここで、ＣＲ＝ エンジン圧縮比。

−ｉにスパークタイミングは部分負荷条件（Ｄｏ低い）の下では早められ、かつ 機械的な早めが一般に小さいので、タイミングが典型的な自動車スパーク点火Ｉ Ｃエンジンにおいて早められた時に、（ｈ　Ｘ　Ｄ　）に比例するブレークダウ ン電圧はほとんど変化しない、第８図に示されたような一定（最大）Ｄｏ（例え ば、スパーク点火ディーゼルに相当する）に対してさえも、これは前述の公式に より得られるように４０度早め以上はぼ３の係数だけ増加するだけである。

前述した関係は以下に説明するように、ｖｂがＴＤＣの周りのクランク角度位置 によってより少ない量だけ変更するようにスパークプラグチップの周りにピスト ンを運動することにより修正できる。これは（ｌ−ｃｏｓθ）にＧ（θ）を乗算 したものに等しい、Ｇ（θ）はＴＤＣの周りのクランク角度位置によって減少す る重み係数である。

第７ａ図はピストンがプラグ端１０５に接近した時にピストン面１０４によるス キッシュ効果を発生することによって初期プラズマ核１２４の拡散を助けるとい うプラグチップデザインを示している。好適には、絶縁端９７が大きい直径「２ ｂ」をもっているように、プラグ端の直径はできるだけ大きいく１８１以上のね じ）。プラグチップの典型的な寸法は第８図を参照して与えられる。

第７ｂ図はＴＤＣ近くクランク角度でのｖｂの増大を減少することにより誤点弧 せずにタイミングのより大きい早めを可能にするというプラグ／ピストン頂部の デザインを示している。プラグチップ１０５はセラミック端９７を超えた金属延 長１０５ａを有しており、またタイミングの所与のレベルの早めに対して小さい 有効ギャップを発生するように、ピストンはチップを例えば０．０５０”に等し いサイドクリアランス「ｃｌ」及び例えば０．０１”に等しい深さ’ｄｉ）Ｊに 適合するためにチップ１０５ｂから直接に刻み目１０４ｂ／１０４ｃを有してい る。刻み目の深さは（ｄｐ＋サイドクリアランス）にほぼ等しい。Ｇ（θ）によ れば、Ｇ（θ）は１０５ａの端部が刻み目１０４ｂ／　１０４．ｃから十分に出 るまで（１−ｃｏｓθ）に逆比例することがわかる。この場合にはチップ１０５ ａは好適にはタングステン−ニッケルー鉄のような耐腐食性材料、あるいはほか の材料から構成される。

第７ｃ図はクランク角度によるｖｂの増加の速度を減少するためのプラグ／ピス トン頂部のデザインを示している。このデザインはディーゼルエンジン及びいく つすかのガソリンエンジンに一般的であるスキッシュ形輪郭を有するピストンに 基づいている。プラグチップ９７ａ／１０５ｂはピストンがＴＤＣから下方に移 動するに従ってスパークギャップが比例して増加するようにスキッシュ端領域１ ０４ｃの近くに配置されている。この実施例では、セラミックチップ９７ａ及び 電極チップ１０５ｂは、電界を図示のようにピストンに集束しかつブレークダウ ン電圧ｖｂを低減しようとする図示の点の形状をしている。

１．２リツターＦ　ｏｒｄエンジン（ＬＳ＝２．５”、ＣＲ＝９．５”。

ｈｏ＝０．０２５０”）に対する有効ギャップｈ′、密度り、及び最大ｖｂの表 が以下に示される。

ｈ　ｈ　Ｄ　ＤＯｍａｘＶｂｍａｘ ｏ　０．０２５”　０．０２５”　９＊ＤＯＯ，９２０ＫＶ１０　０．０４５” 　０．０４５’　８京Ｄ０　０．９　３０ＫＶ２０　０．１０″　０．０９０″ 　７＊Ｄ０　０．６　３６ＫＶ３０　０．１７″　０．１４″’　６＊Ｄ０　０ ．４　３４ＫＶ４０　０．３０”　０．２４”　５＊ＤＯＯ，３３６ＫＶ実際の ブレークダウン界Ｖｍａｘは図示されたように電界の集束を含む他の要素の故に 前述した値よりも低い。つまり、この例が示すものは、特定のエンジンに対して 、ブレークダウン電圧が全ての動作条件の下で１６から３２ＫＶの範囲内に保持 された状態で、全負荷の例えば０．０５”（しかし典型的にはｏ、ｏｓｏ”より も更に大きい）から部分負荷での０．２５″まで可変のスパークサイズを与える ために、チップの周りのプラグチップ／ピストン輪郭が設計でき（また必要な場 合には少しだけタイミングの早め／真空特性を修正でき）るということである。

第８図はＴＤＣ（ＢＴＤＣ）の前のエンジンのタイミングの度数の関数として及 び負荷つまりもっと簡単には供給圧力の関数としてＲＦプラグ９４のブレークダ ウン電圧ｖｂを示している。

右側の「ピストン点弧」曲ｔｉ１３０は各種スパークタイミングについての供給 圧力の関数として（ギャップ１０６ａ）ｆｉ大ブレークダウン電圧ｖｂの包絡線 を示している。この曲線は圧縮比が９（ＣＲ＝９＞、ビストンストロークが３、 そして最大容積効率が９０％であるものとして発生された。タイミングの早めに よる最大ｖｂの降下は先に示された公式により説明されたようにより速いタイミ ングによる空気密度あるいは空気圧縮の減少に基づくものである。

これが本デザインの利点をなしておりつまり補償されているｖｂのこの降下であ る。タイミングがより遅い燃焼を補償するために実質的に早められたところで薄 い部分負荷条件の下で標準のスパークギャップに対して、ｖｂは容量性スパーク なし及びＥＭスパークなし及び（室容積１００に対して）がなり小さい誘電性ス パークに対して小さい進みであり、このような空気−燃料混合気を点火すること 及び正しい時間にピーク圧力を与えることを難しくする。これに対して、本装置 によってこれらの条件の下で、より低い圧力が大きいギャップ１０６の間をピス トン面１０４に点弧することにより、高いｖｂ従って大きい容量性かつＥＭ酸成 分及び（大きいギャップ１０６の故に）大きい誘電性スパーク成分を発生するこ とにより補償される０次に、これらのスパーク成分はより早い燃焼を導き、少な く早められたタイミングを可能にする。（温度がより高いＴＤＣ近くで燃焼が発 生しているので）これは極めて薄い条件の下で高いエンジン効率及び低い炭化水 素放出を維持するのに利益がある。

左側の「シリンダー逆点弧」曲線１３１はタイミングに無関係でありかつ図示の 圧力に依存している。実際の形状は絶縁プラグチップ１０５／９７の形状に依存 している。ここで示されたデザインでは、「１」は０．２０”より大きく、また 誘電性厚さくｂ’−ａ）は０．０５０’より大きい、チップ１０５／９７は「シ リンダー逆点弧曲線」１３１は点火装置の全出力電圧能力（例えば、３５キロボ ルト）より下の電圧レベルで曲線１３０と交差するように選択されている。以下 のものは（１４ｍｍ及び１８論−プラグに対する）プラグチップ１０５／９７の 典型的な寸法である。

１４ｍ＋−プラグ　１８ｍｍプラグ １＝０．２５”　１＝０．２０′′ ２ｂ＝０．４０”　２ｂ＝０．６０” ２ａ＝０．２０”　２ｇ＝０．４０” このように、プラグはどのような条件でも、特にタイミングがより薄い混合気の より遅い燃焼時間を部分的に補償するために実質的に早められる高負荷、高ＲＰ Ｍ条件の下で誤点弧しない。

第９ａ図はチップ寸法が（１４■の場合について）前述したものとおよそ等しく 、また第６図を参照して特定されたような寸法「ａ」及び「ｂ」及び絶縁材料を 有した、標準１４ｍｍスパークプラグに基づいた約１．４倍のフルスケールで示 されたＣ　Ｅ　Ｍ　Ｉ装置に適する同軸容量性ＲＦプラグ９４を示している。プ ラグ頂部９５ｂは約３／４インチの直径を有しており、そのため外側シェル９６ ｃのプラグへックスは標準１３／１６インチへックスであるが特別の大きい寸法 のブーツを要求する。中心導体９６ａはセラミック絶縁物９６ｂに接着されたワ ンピース、あるいは図示のようにはめられかつ２つの端部９５ａ及び１０５に正 しく保持されたツーピースから構成できる。端部９７及び１０５は勾配がつけら れ、あるいは任意の形状に輪郭づけられる。

第９ｂ図は大きい直径２ａ、短い長さＬｔｒ、及び大きいチップ直径２ｂの最適 基準に基づいて設計されたＲＦプラグである。

ねじは前述したように対応のプラグチップ寸法を有する好適な１８ｍｍである３ 図はほぼフルスケールａｎｄ　Ｃｕｍｉｎｇ　ＨｉＫ材料のような大誘電率、低 ＲＦ損失材料から成る９６ｂａ（長さＬｔｒｌ）を有するツーピースセラミック 構造が示されている．誘電層９６ｂａは容量Ｃｐのほとんどを与える．セラミッ ク９６ｂｃは（Ｃｐに最小に寄与する領域のＥＭ位相シフトを最小にするために ）最低の実際の誘電率セラミック及び最も短い長さＬｔｒ３から成っている，Ｌ ｔｒ２も同じ理由で短くされる．導体９６ａａ及び９６ａｂはＲＦ電流損失を最 小にするために高い表面（０．００１インチ）電気導電度を有している（好適に は銀メッキ）、プラグ端９５ａ／９５ｂは少なくとも２０：１という大きい不整 合、つまり２ａ−１″．２ｂ＝０．０５”を与えるために直径に大きい変化を有 しており、ここで２ｄは図示のようにプラグの内側に固定したブーツ１３４を有 するスパークプラグワイヤ１３３のワイヤ１３２の直径である。好適には、（第 ６図に示された）インダクタ１０８は更にＥＭ不整合の程度を増しかつＲＦノイ ズを制限するためにプラグ端９５に接続されている。

プラグはロータリー形エンジンの「シリンダーヘッド」１０２ａ上に取り付けら れて示されており、ここではローターのセンター１０４ａにおける表面がタイミ ングが早められる従ってより大きいギャップ１０６を与えるように突出されてい る．表面１０４ａは、タイミング及び供給圧力が変化するエンジンの動作の全体 範囲に対して、前述したように１６ＫＶから３２ＫＶの範囲，内でブレークダウ ン電圧ｖｂを発生するように設計されている。

第１０ａ図はピストン１０１ａが絶縁ギャップ１０１ｂにより破られるつまり遮 断される金属表面１０１を有している状態で、ＩＣエンジンのシリンダーヘッド １０２ａ上に取り付けられたＲＦプラグ９４の部分側面図であり、スパーク１０ ６ａがプラグ９４の高電圧導体９６ａのチップ１０５間にピストン（領域１０４ ）に向けて形成された時にスパーク１０１ｃがこのギャップ間に形成される。こ のように、電流がピストン表面１０１間に強制されるので、幾つかの点火部位１ ０１ｃが混合気のより迅速な燃焼を与えるために燃焼室１００間に形成される。

他で開示されたように電気室の容積を有効に増加し、またこの場合にはピストン ／シリンダーギャップ１０１ａ／１０７ａにおける電流を提供しかつスパークギ ャップ領域１０６における及びピストンに沿った他の点火部位における相対異強 度を増大するように作用するセラミック環状体つまりリング１２６も示されてい る。好適には、環状体は高純度アルミナのような高誘電率材料のものである。別 に、環状体はシリンダスリーブ１０７ａ中に縦方向に挿入しそのためエンジンシ リンダの全体直径を最小にするように構成できる。

第１０ｂ図はギャップ１０１ｂを形成する好適の方法によるピストンの断面図、 及びピストン１０６ａヘスパーク１０６ａを点弧することにより得られた可能な 電流分布を示している。このような線付き表面はセラミックコーティングを従来 のピストン頂部にスプレーし、次にその頂部（図示せず）上に例えば０．０２５ ”の厚さの厚い金属層コーティングをスプレーすることにより形成できる。シリ ンダーヘッドは同じように処理できる。ギャップの容量は実質的には違いに異な るので、はとんどの高ブレークダウン電圧は最も小さい容量の大きさでギャップ 間に順次に印加され、そのため多くの点火部位を発生する実質的にもっと高い電 圧を必要としない、すなわち、電圧は（逆の容量の大きさで）各ギャップ間に印 加されまた全てのギャップがイオン化されるまで順次に各ギャップをブレークダ ウンし、そしてアースへの完全な径路が形成される。スパーク１０１ｃが例えば スパーク点火直接燃料噴射エンジンの燃料部位におけるような所望の位置に発生 することを保証する線状みぞが描かれる。２つのプラグに対しては、各プラグが 他のものに無関係な径路を有するように輪郭を与えることができる。更に、ピス トンエンジン用の頂部ピストンリングあるいはロータリエンジンのローターシー ルを含む各種スパークギャップのスパーク表面が、好適にはニッケルー鉄及びタ ングステンあるいはモリブデンとの組成物のような耐腐食材料によりコーティン グされる。

第１１ａ図及び第１１ｂ図はそれぞれ金属表面１０１を有するピストン１０１ａ を有するＩＣエンジンのシリンダーヘッド１０２ａ上に取り付けられたＥＭプラ グ９４の側面及び上面図であり、この中には２つのワイヤ金属［島Ｊ１４２１１ ．１４２ｂを含む絶縁セラミックチューブ１４１が埋め込まれている。この島は スパーク１０６ａ、１０６ｃｌ及び１０６ｃ２によりそれら自体とプラグ９４の チップ１０５ａとの間の電気的径路を完成する。好適には、スパーク１０６ｅｌ 、１０６ｅ２を形成するギャップはほぼ１７１６インチであり、またワイヤ１４ ２ａは全ての動作条件の下で１０５ａと１４２ａとの間のギャップのブレークダ ウンを可能にするために第７ｂ図、第７ｃ図を参照して説明したようにプラグチ ップ１０５ａの周りに巻かれる。島１４２ａ。

１４２ｂはそれへのブレークダウンを防止するためにピストン表面１０１から十 分に絶縁されている。好適には、厚さほぼ１／８インチの高誘電率材料が１４１ に使用され、それぞれ２から１０ピコフアラツドの範囲内のワイヤ１４２ａ及び １４２ｂのアースへの容量（１６５ａ（Ｃｇｌ）、　１６６ａ（Ｃｓ２）、第１ １ｃ図）を与える。これは３ｚｋアーク形成チップ１０５ａ、１４２ａａ及び１ ４２ｂｂ（それぞれ第１１ｃ図のギャップ１４６ｃ、１６５ｃ及び１６６ｃ）間 のエヤーギャップ容量ｃｏ　１　、ｃｌ　２　、ｃ２３よりも非常に大きい。

第１１ｃ図では、Ｃｓｐはプラグ容量１４６ｇであり、１４６ｂ（ＬＯＯ）は導 体長さＬｔｒのインダクタンスであり（第１図）、また１６５ｂ（Ｌｌｌ）、１ ６６ｂ（Ｌ２２）、１６７ｂ（Ｌ２３）はそれぞれ導体長さＬｃｌ、Ｌｃ２．Ｌ ｃ３の等価インダクタンスである（第１１ｂ図）０本説明のために、高電圧源要 素つまりコイル３のコイル２次側２に接続された合計容量Ｃｓの＜９ａ及び９ｂ から成る）（第２図）出力容量９が示されている。

ギヤツブ１６４ｃ間にスパーク１０６ａを形成する（インダクタンスＬｓの）チ ョーク１０８を介してコンデンサ９の放電は、Ｌｓと（インダクタンスＬＯＯが 無視できるとして省略される。）合計容量Ｃｓｐ及びＣｇｌとによって決定され る発振周波数による共振放電の故に、導体１４２ａ上の電圧を倍増する短絡を発 生する。この増大した電圧は、より高い電圧が（「形式的な時定数」の故に）ど れだけ長く維持されるかによってさばかれるがギヤツブ１６５ｃ、１６６ｃをブ レークダウンする際に有用である。

電圧がギャップのブレークダウンを発生するために保持されねばならない時間を 表す「形式的時定数ＪＴｆが存在する。ブレークダウンのための利用電圧が低く なければ必要とされるく形式的）時間が大きくなり、また逆により高い電圧はこ れに関連したより低い形式的時間Ｔｆを有している０本出願においては、Ｔｆは ２０ナノ秒（ｎｓｅｃｓ）から２マイクロ秒の範囲内にあり、これはＬｓ及びＣ ｇｌ（及びＣｓ２）の発振周期に相当する時間の範囲内にある。

従って、電圧倍増現象が有利に使用できるように装置を設計できる場合には（通 常の考え方に逆行する）より高い負荷容量を使用する際にはっきりした利点があ る。更（こ、通常の初期ブレークダウンにおいてさえも、それらは所与の高電圧 が維持される電圧上昇時間従って持続時間を増すので、ここに提案された大出力 容量を使用する利点がある。

前述した一連のギャップブレークダウンの解析において、プラグ容量Ｃｓｐの存 在の故に付加的複雑さがある。ギャップ１４６Ｃがブレークダウンした時に、プ ラグ容量Ｃｓｐは「直ちに」放電して（約１　ａ＋ｓｅｃで、これは１００　ｎ ５ｅｃｓの時間スケール上では「直ちに」である）電圧を値Ｖｉにする、（第１ ｉｄ図）、プラグ容量がなければ、電圧は零に低下しまた（Ｃｇｌ＋Ｃｓｐによ らずに）Ｌｓ及び及びＣｇｌだけによって決定される周波数で（Ｃ８１がＣｓよ り極めて小さいので）その初期値の２倍近くで発振する。　（ＣｓとＣｇｌとの 間の値を有する）大きなプラグ容量Ｃｓｏを有している場合には、電圧は振動１ ４６ｃｃで振動しく第１ｉｄ図）、ビーりＶｐｋｌに示されているように初期値 ＶｏでオーバーシュートしてＬｓ及びＣｓｐ＋　Ｃｇ　１により決定される周波 数で振動する。

（所与の電圧及びピーク電圧における時間）振動周波数間のトレードオフがある 。

「一連のギャップ」について、これらは燃焼室内のこれらのものにだけ関係して いることがわかる。一連のギャップが高電圧２次側回路に全く含まれていないこ とが、本発明の特徴であり、これは時々２次電圧を「ホールドオフ」するために 他のものにより行なわれる。ここで実現された高い最小ブレークダウン２次側電 圧（第４図参照）が適当なプラグチップデザインにより行なわれる。ローターチ ップギャップのような必要なギヤ・シブはそれらが高電圧分布に必要でありかつ 最小の大きさ例えば０．０２０に保持されるので一連のギャップではない。

第１１ｃ図の各種等価回路パラメータの一組の好適な値が以下に与えられる。

Ｃ５＝１６０ピコフアラツド（ｐＤ Ｃｓｐ＝４０ｐｆ、 Ｃｇｉ＝　１０ｐｆ（ここで、ＣｇｉはＣｇｌあるいはＣｓ２のどちらかを表し ている）、 Ｌｓ＝　１０　μＨｅｎｒｙ。

インダクタＬｓは、Ｃｓの放電に対しては（他の基準を満たす）５ＭＨｚの周波 数を与え、Ｌｓ及びＣｓｐ及びＣ８ｉにより決定される振動に対しては１０ＭＨ ｚの周波数を与える。最後に（形式的時間Ｔｆに対して）最大ピーク電圧及び最 大持続時間の最もよいトレードオフを得るために、実際の制限の内で各種のパラ メータを実験的に取り上げねばならない。認識すべき重要なポイントは、大きい Ｃｇｌは共振充電及び長い充電時間の故に害にならない。

第１ｉｄ図は高電圧２次側回路上の電圧上昇の一例であり、電圧が主スパークギ ャップ１４６Ｃにブレークダウンするが（第１１Ｃ図）、しかしピーク電圧Ｖｌ ｐｋは一連のギャップのブレークダウンを初期に発生するために十分ではなく、 一方Ｖ２ｐｋはここでブレークダウンを発生するために十分に高いという場合を 示している。Ｖｓは２次側電圧であり、ｔは高２次電圧の開始からの時間である 。

第１２図はピストン１０１ａの好適実施例であり、その上に（約１／８インチ厚 さの）絶縁層１４１ａが取り付けられあるいはプラズマスプレーされ、またその 中に金属の島１４２ｅ。

１４２ｃｄ、１４２ｅが埋め込まれあるいはスプレーされたピストンは、鉄ある いはチタニウムのような小さい熱膨張係数の材料から成る頂部１０１ａａと、好 適には（コスト及び／又は重量上の理由で）アルミニウムから成る底部／側面部 １０１ａｂとを有するツーピースピストンとして示されている。第１１ａ図、第 １１ｂ図に示されているようにスパーク１０６ａ、１０１ｃｌ　。

１０１ｃ２を形成するスパークプラグの部分的なチップ部分１０５も示されてい る。動作においては島１４２ｃ、１４２ｄ。

１４２ｅは１０６ｍ、１０１ｅｌ及び１０１ｃ２の順で点火スパークを発生する ように形成されかつ配置されているがこのデザインは第１１ａ図、第１１ｂ図の ものと同じである。

浄書（内容に度更なＬ） 第１図 浄書（内容に五更なし） 浄８（内容：ミー更なし） 第４図 浄書（内容二二＝更なし） 浄書（内容に工更なし） 第９０図　第９ｂ図 ＃ｉＩ（内容ζ度更なし） ・ψ書（内容−二工更なし） １０８　＋４６ａ 手続補正書（ハ） 昭和６３年　３月／ど日 ２、発明の名称 電磁点火装置−大型で強い、容量性及び誘導性スパークを発生する点火装置シス テム ３、補正をする者 事件との関係　出　願　人 住所 名　称　コンパッション・エレクトロマグネチックス・インコーホレーテッド ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６号室 ５、補正命令の日付　昭和６３年　３月　８日　（発送日）６、補正の対象 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．点火スパークを燃焼室中に発生するために、少なくとも１つの外側の固定し た室部材、及び内側室部材、及び前記室の前記外側部材上に取り付けられた少な くとも１つのスパークプラグを決定する手段により確定された内燃機関の燃焼室 内に含まれている混合気を点火する電気的点火装置において、内燃機関の動作の 少なくとも１つの条件の下で少なくとも０．１インチのスパークを発生するよう に、少なくとも０．１インチの長さにわたって有効なブレークダウンを可能にす る条件の下で、前記点火チップと前記内側燃焼室部材との間に空気−燃料混合気 キャップを電気的にブレークダウンするように構成されかつ配置された高電圧点 火チップを含むスパークプラグ点弧端を確定する手段を備えることを特徴とする 電気的点火装置。 ２．前記点火装置が２５キロボルトより大きい電圧を発生する高電圧コイルを有 する請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記燃焼室外側部材がシリンダヘッドであり、また前記内側部材が往復内燃 機関のピストンの頂面である請求の範囲第２項に記載の装置。 ４．前記内側燃焼室部材がロータリー形内燃機関のローターである請求の範囲第 ２項に記載の装置。 ５．前記スパークプラグが５０ピコファラッドよりも大きいプラグ容量を有して いる請求の範囲第２項に記載の装置。 ６．前記内側燃焼室部材が点火に先行して空気−燃料混合気を圧縮するために使 用される可動圧縮手段であり、また前記装置が前記高電圧コイルの出力に接続さ れた少なくとも５０ピコファラッドの合計出力容量を与える手段を有している請 求の範囲第２項に記載の装置。 ７．前記高電圧コイルが、３マイクロファラッドより大きい容量の放電コンデン サを有する容量性放電（ＣＤ）回路の一部分であり、４０と６０との間の巻数比 を有する低巻数比高効率コイルである請求の範囲第６項に記載の装置。 ８．前記高電圧コイルが少なくとも３０キロボルト出力電圧及び少なくとも１ア ンペアの第１の電流ピークを有するスパーク電流を与える請求の範囲第７項に記 載の装置。 ９．前記コイルが閉じた磁気コアの反対のアーム上に巻かれた１次及び２次巻線 を備えた極めて高い効率のコイルであり、前記１次巻線がＮｏ．８からＮｏ．１ ４ワイヤの７から１２巻回から成っている請求の範囲第８項に記載の装置。 １０．前記ＣＤ回路がスパーク点弧を制御する逆回復ダイオードを有する双安定 半導体スイッチから成り、前記放電コンデンサが前記放電回路の幾つかの振動の 間前記双安定半導体スイッチをＯＮに保つことによって基本的には連続した放電 つまり点火スパークのリンギングを発生するために点火の間点弧されるように前 記双安定半導体スイッチに接続されている請求の範囲第７項に記載の装置。 １１．前記点火スパークの前記リンギングに続いて接近して位置した多重スパー クパルスを発生する多重パルス回路を有する請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２．前記多重パルス回路が前記多重スパークを発生する第２の双安定半導体ス イッチング手段を有する請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３．前記ＣＤ回路を付勢するために接続された同期電流ポンプと、前記多重ス パークパルスを発生する前記多重パルス回路と同期して前記同期電流ポンプを動 作する手段とを有する請求の範囲第１１項に記載の装置。 １４．前記放電回路はコンデンサ及び双安定スイッチング手段の第１のものがリ ンギングスパークを与え、またコンデンサ及び双安定スイッチング手段の第２の ものが多重スパークを与えるように２つの放電コンデンサ及び互いに絶縁された ２つの双安定スイッチング手段を有しており、またリンキングスパーク放電回路 が点火スパーク周期の間電源及び多重パルス放電回路からリンギング放電回路を 絶縁するスイッチを有している請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５．ダイオード、電子スイッチ及び他方の板がアースに接続されたエネルギー 再充零コンデンサの一方の板が高電圧コイル１次側及び放電コンデンサに直列に あり、前記再充電コンデンサの値が略放電コンデンサに等しく、前記再充電コン デンサが多重パルス点弧の間に放電コンデンサを再充電するために使用される請 求の範囲第１１項に記載の装置。 １６．前記内側及び外側の固定燃焼室部材のうちの少なくとも１方が、前記スパ ークプラグチップと前記内側部材との間の前記スパーク形成と共に少なくとも１ つの付加のスパークを形成する電気的に不連続の表面層を与える請求の範囲第１ 項に記載の装置。 １７．前記点火チップがプラズマ放電を前記内側室部材へ形成するプラズマジェ ット点火装置の高電流プラズマ放電電極である請求の範囲第２項に記載の装置。 １８．少なくとも１つの高電圧点火コイルと、燃焼室の内側に点火スパークを発 生するように取り付けられた１つのスパークプラグとを含み、円筒的に可動部材 を有する内燃機関の燃焼室内に含まれた混合気を点火する電気点火装置において 、少なくとも５０ピコファラッドのプラグ容量を有するスパークプラグを確立す る手段と、前記ＩＣエンジンの循環的に移動可能な部材がＴＤＣの１５度の範囲 内にある時を除いて少なくとも約０．１”幅（つまり０．０８０”より大きい） の点火スパークギャップを発生するように構成されそして配置されたプラグ点弧 端とを有することを特徴とする電気点火装置。 １９．前記高電圧点火コイルはその２次巻線の高電圧出力に直列に接続されてい る請求の範囲第１８項に記載の装置。 ２０．前記プラグの点弧端及び前記可動部材が、エンジンの全ての正常な作動条 件の下で前記スパークを形成するブレークダウン電圧が１２から３５ＫＶの範囲 内にあるように前記点弧端と前記可動部材との間にスパークを形成するように大 きさを決められ設計されている請求の範囲第１８項に記載の装置。 ２１．前記点火コイルが４０から６０との間の巻数比を有しており、３マイクロ ファラッドより大きい容量の放電コンデンサを有するＣＤ回路の一部分である請 求の範囲第１８項に記載の装置。 ２２．基本的に連続的な振動的な点弧つまり点火スパークのリンギングを発生す るために点火の間前記放電コンデンサを点弧する手段を有する請求の範囲第２１ 項に記載の装置。 ２３．少なくとも１アンペアで誘導性スパーク電流の第１のピークを有する少な くとも３０キロボルトの高電圧で前記連続的な点弧を発生する手段を有する請求 の範囲第２２項に記載の装置。 ２４．接近して配置された多重スパークパルスを発生する多重パルス回路を有す る請求の範囲第２３項に記載の装置。 ２５．前記多重パルス回路が前記多重スパークを発生する双安定スイッチング手 段を含み、前記装置が前記放電回路を付勢する同期電流ポンプを有する請求の範 囲第２４項に記載の装置。 ２６．前記放電回路が、第１のコンデンサ及び双安定スイッチング手段がリンキ ングスパークを供給しまた第２のコンデンサ及び双安定スイッチング手段が前記 リンキングスパークに続いて多重スパークを供給するように互いに絶縁された２ つの放電コンデンサ及び２つの双安定スイッチング手段を備える請求の範囲第２ ４項に記載の装置。 ２７．前記高電圧点火コイルの出力と前記スパークプラグとの間に接続され、無 線周波数妨害（ＲＦＩ）ピーク容量性電流を前記連続した点弧の第１のサイクル の１０アンペアＲＭＳ以下に制限し、かつスパークプラグ容量の発生した容量性 ＲＦＩ電流の伝播を制限するインダクタ手段を有する請求の範囲第２３項に記載 の装置。 ２８．前記放電回路が放電コンデンサ、双安定スイッチング手段及び回復ダイオ ードを有し、また点火コイルが金属包囲体中に包まれておりコイルの２次ワイヤ が、ＲＦＩが抑制されるように同軸シールド中間要素に接続された接地外側導体 を備える同軸ケーブルの中心導体を有する請求の範囲第２３項に記載の装置。 ２９．前記コイルが閉じた磁気コアの反対腕上に巻かれた１次及び１次巻線を有 する極めて高い効率コイルであり、１次巻線がＮｏ．８からＮｏ．１４ワイヤの ７から１２巻回から成り、２次巻線がＮｏ．２２から２６のワイヤから成ってい る請求の範囲第２１項に記載の装置。 ３０．前記燃焼室部材の表面の少なくとも一方が、少なくとも一方の付加的なス パークが前記プラグ点弧端と前記循環的に移動可能な部材の表面との間の前記ス パークの形式と共にその間に形成される電気的に不連続な表面層を有している請 求の範囲第２０項に記載の装置。 ３１．中心高電圧導体を有する少なくとも１つのスパークプラグを含む点火装置 において、前記装置が少なくとも５０ピコファラッドのスパークプラグ容量を与 えるように構成されており、前記スパークプラグの前記中心高電圧導体が０．４ インチよりも小さくない少なくとも１つの直径を有することを特徴とする点火装 置。 ３２．前記最小の０．４インチ直径の導体が、約０．１インチの厚さかつ５より 大きい相対誘電率を有する誘電絶縁材料により囲まれている請求の範囲第３１項 に記載の装置。 ３３．スパークプラグが、電界を直接に軸方向に前記チップから横断する点に集 中するように設計された基本的にとがった金属の中心導体のスパークチップを有 する基本的には集中する絶縁ノーズを有するプラグチップを含んでいる請求の範 囲第３３項に記載の装置。 ３４．前記誘電材料が１０より大きい誘電率を有する低ＲＦ損失材料である請求 の範囲第３２項に記載の装置。 ３５．前記スパークプラグが設置部材を有するキャップを確立するスパークプラ グチップを有し、公社が接地点に近い他方に点弧せずに０．０８０インチより大 きい時に前記チップが前記キャップ間に点弧できる請求の範囲第３２項に記載の 装置。 ３６．前記スパークキャップが前記スパークキャップを確立する延長された軸方 向電極から成る請求の範囲第３５項に記載の装置。 ３７．前記スパークプラグが絶縁された中心電気導体と外側接地部材とを有し、 前記導体が外側接地部材を超えて少なくとも０．２インチのびている請求の範囲 第３６項に記載の装置。 ３８．前記突出中心導体が０．１２インチよりも大きい少なくとも１つの直径を 有し、またセラミックシェルが少なくとも０．０６０厚さでこれを取り囲んでい る請求の範囲第３７項に記載の装置。 ３９．前記スパークプラグが装着されている往復ＩＣエンジン、空気−燃料混合 気を前記エンジンに与える手段、及びスパークが後方に点弧した時に極めて早め られたタイミング条件以外の全ての条件の下でエンジンの可動往復部材に形成さ れたスパークによって前記空気−燃料混合気を点火するように前記スパークプラ グを付勢する手段を有する請求の範囲第３８項に記載の装置。 ４０．前記突出中心導体が１インチの１／１６と３／１６との間の直径の小さい 直径の耐腐食電極チップに終端している請求の範囲第第３９項に記載の装置。 ４１．前記耐腐食チップはニッケル及び鉄の合金、及びタングステン、モリブデ ン及びそれらの組成物から成るグループから選択された金属である請求の範囲第 ４０項に記載の装置。 ４２．前記スパークプラグが大きい直径の中心部分とこれからのびているスパー クプラグチップとを有する短い、大きい直径のプラグであり、前記プラグが前記 直径の３倍より小さい前記長い直径の中心部分に沿った長さを有する請求の範囲 第３１項に記載の装置。 ４３．前記長い直径部分に沿った前記長さに沿った前記誘電絶縁材料が９より大 きい誘電率を有する低ＲＦ損失誘電材料であり、またスパークブラグチップを含 む残りの部分に沿った絶縁材料の誘電率が９より小さい請求の範囲第４２項に記 載の装置。 ４４．固定及び可動燃焼室部材及び空気−燃料混合気発生手段を有する往復ＩＣ エンジンを含み、前記スパークプラグが前記ＩＣエンジンに装着されており、前 記スパークプラグチップが０．０６０インチより大きい厚さの絶縁材料により囲 まれた０．２インチより大きい長さの突出した中心電気導体を有し前記スパーク プラグは、前記スパークが前記室の前記固定部材に向けて後方に点弧することに より行なわれる高度に早められたタイミング条件の下を除いてスパーク前記可動 部材に生ずることにより前記エンジン内の前記空気−燃料混合気を点火するよう に配置されている請求の範囲第４３項に記載の装置。 ４５．前記チップと前記可動部材の表面との間のスパークキャップの長さの変化 がＴＤＣの周りの５０度までの可動部材の動きに対して可動部材の位置の対応す る変換より小さいように、前記可動部材が前記スパークブラグチップの場所に形 状を決められている請求の範囲第４４項に記載の装置。 ４６．スパークキャップブレークダウン電圧が正常な動作条件の下で１２から３ ６キロボルトの範囲内で変化するように、前記可動部材及びチップが寸法を決め られかつ配置されている請求の範囲第４５項に記載の装置。 ４７．前記スパークプラグチップの前記場所での前記形状がスキッシュゾーンの 縁である請求の範囲第４６項に記載の装置。 ４８．スパークプラグワイヤ直径と前記長さに沿った導体の直径との比が２０よ り大きい請求の範囲第４３項に記載の装置。 ４９．前記点火コイルの高電圧端子と前記スパークプラグの前記高電圧中心導体 との間に接続された点火コイルとインダクタを有する請求の範囲第４８項に記載 の装置。 ５０．（ａ）燃焼室壁を通って点火回路への接地戻りを効果的に与えるものであ って、燃焼室内に取り付けられかつこれから燃焼室壁の隔置された部分へのびる スパーク放電の第１のアンカーとして作用するスパークプラグを決定する手段、 （ｂ）前記スパークプラグに接続されており、少なくとも約１マイクロ秒の間接 続する初期ＶＨＦ−ＵＨＦ電流振動を有する少なくとも１つのスパーク点弧周を 与える点火回路を決定する手段、 から成り、これにより前記スパーク放電及びフレーム核を増大する振動ＥＭ界を 確立するために、電気的自己共振が燃焼室壁に沿って前記ＶＨＦ−ＵＨＦ電流を 循環することにより燃焼室内に導入され、一方各スパーク点孤周期が更にこの回 路からスパークヘの大きい容量及び誘電性スパークエネルギーの伝達を含むこと を特徴とする燃焼点火装置。 ５１．前記点火回路が、更に、誘電性のより低い周波数のスパークに続くＥＭエ ネルギー成分を有する初期ＶＨＦ−ＵＨＦ振動の繰り返しを確立するＯＦＦ周期 を有する多重パルスを発生するように構成され配置されている請求の範囲第５０ 項に記載の装置。 ５２．内燃機関が燃焼容積を循環的に変化するために固定壁に対して移動する可 動壁を有し、スパークプラグが前記自己共振室効果を可能にする向きで可動壁に スパークするように前記固定壁に取り付けられている請求の範囲第５０項又は第 ５１項に記載の装置。 ５３．スパークプラグが５０から３００ピコファラッドの範囲の容量を有し、こ れにより２０：１を超える薄い空気−燃料混合気が正常走行エンジン動作条件の 下で点孤できる請求の範囲第５２項に記載の装置。 ５４．前記燃焼室に接続され、前記スパーク放電の形成の間前記室を共振的に励 起する外部ＥＭエネルギー源を有する請求の範囲第５３項に記載の装置。 ５５．前記点火回路がプラズマジェット形点火回路であり、前記スパーク放電の 前記第１のアンカーが高電流プラズマ放電電極である請求の範囲第５３項に記載 の装置。 ５６．前記可動壁が、スパークタイミングが早められたときに前記可動壁とスパ ークプラグとの間のスパークギャップが少なくとも５０度ＢＴＤＣの間増加する ように構成されかつ配置された中心ＴＤＣの形状の表面を有するロータリーエン ジンのローターである請求の範囲第５３項に記載の装置。 ５７．スパークギャップ長さと吸い込みマニホルド圧力との積が５０度ＢＴＤＣ までのタイミングに対して４の範囲内にあり、１２から３６キロボルトの範囲内 にあるスパークブレークダウン電圧を与える請求の範囲第５６項に記載の装置。 ５８．前記固定壁と可動壁との間のギャップを除く前記循環電流を形成する径路 中に存在する絶縁ギャップを有し、室壁に沿ったＶＨＦ−ＵＨＦ電流の前記循環 が前記絶縁ギャップ間に形成されるスパークを含んでいる請求の範囲第５３項に 記載の装置。 ５９．更に、夫々が少なくとも１つのコンデンサを有する２つの放電径路を前記 点火回路に有し、一方の放電径路が初期スパークを発生しまた他方の放電径路が 次に続く多重スパークを発生する請求の範囲第５１項又は第５２項に記載の装置 。 ６０．少なくとも外側固定室部材及び内側室部材、及び前記燃焼室内側に点火ス パークを発生するように前記室の前記外側部材上に取り付けられた少なくともＩ つのスパークプラグを確定する手段により決定される内燃（ＩＣ）機関の燃焼室 内に含まれている薄い混合気を点火する電気点火装置において、前記ＩＣエンジ ンの全ての正常動作条件の下で一連のキャップを使用せずに１２キロボルトを超 える電圧により前記点火チップと前記外側及び／又は前記内側燃焼室部材との間 で空気−燃料混合気キャップを電気的にブレークダウンするように構成されかつ 配置された高電圧点火チップを含み、かつ前記ＩＣエンジンの動作の少なくとも １つの条件の下で少なくとも０．１６インチのスパークを生成するために少なく とも０．１６インチの長さにわたって有効ブレークダウンを可能にするスパーク プラグ点弧端を決定する手段を備えることを特徴とする電気点火装置。 ６１．前記点火装置が、３０キロボルトより大きい電圧を１００ｐｆより大きい 容量性負荷に発生しかつ２００アンペアを超える初期スパークピークブレークダ ウン電流を発生する１次及び２次巻線を有する構造の高電圧コイルの点火変圧器 を有する請求の範囲第６０項に記載の装置。 ６２．前記燃焼室外側部材がシリンダーヘッドであり、また前記内側部材はＩＣ 機関の空気−燃料混合気圧縮手段の頂部面であり、圧縮手段が外側部材に最も接 近した上死点ＴＤＣのピストンから前後に移動し、これにより室容積を決められ たように最小にする請求の範囲第６１項に記載の装置。 ６３．外部から付加されたコンデンサを含むコイルの２次側でスパークプラグ容 量のＣｓｐ及び容量Ｃｓの和が１００ｐｆより大きく、２００アンペアを超える 前記電流ヒータがプラグ容量Ｃｓｐの放電により発生される請求の範囲第６２項 に記載の装置。 ６４．前記スパークプラグ点弧端が、０．１６と０．３２インチとの間の長さの プラグシェル端を超えてのびた絶縁長さを有するスパークプラグシェル内にかつ これから絶縁される高電圧中心導体チップを有し、ＴＤＣにおいて前記スパーク プラグチップと前記内側圧縮手段との間に少なくとも０．０４インチのキャップ を確定する請求の範囲第６３項に記載の装置。 ６５．前記スパークプラグ点弧端が、約１／４インチ底部直径「２ｂ」及び約０ ．０６インチに等しい底部ギャップ「ｇｏ」を有する面突出アンテナチップを確 定する請求の範囲第６４項に記載の装置。 ６６．前記プラグチップのスパーク形成が１５キロボルトの最小電圧かつ３０キ ロボルトの最大電圧を有する電気的ブレークダウン「点弧包絡線」を確定する請 求の範囲第６５項に記載の装置。 ６７．スパークプラグチップのブレークダウンの際に、容量Ｃｓｐは５０ＭＨ２ と５００ＭＨ２との間の周波数で４００アンペアを超えるピーク電流を有する電 気的放電を発生するＥｍ電流振動を放電し、また容量Ｃｓは２ＭＨｚと２０ＭＨ ２との間の周波数で４０アンペアを超えるピータ電流を有する容量性電流振動を 発生する放電をするように構成されかつ配置されている請求の範囲第６５項に記 載の装置。 ６８．１マイクロヘンリーと２０マイクロヘンリーとの間のインダクタンス値を 有するチョークコイルＬｓが、前記容量性電流の周波数をほぼ１０ＭＨｚに同調 するために、前記コイルの２次巻線の高電圧端子とスパークプラグの前記高電圧 チップとの間に挿入されている請求の範囲第６７項に記載の装置。 ６９．前記高電圧コイルが２アンペアより大きい電流ピークを有する誘電性スパ ーク電流を与える４から２０マイクロファラッドの容量値の４００ボルト定核放 電コンデンサを有する容量性放電（ＣＤ）回路の一部であり、４５と５５との間 の巻数比を有する低巻数比高効率コイルである請求の範囲第６８項に記載の装置 。 ７０．前記コイルが、１と２平方インチとの間の断面積で閉じた磁気コアの腕上 に巻かれた１次及び２次巻線を有する高効率コイルであり、前記１次巻線Ｎｏ． ８からＮｏ１４の１０から２０巻回から成り、前記２次巻線がＮｏ．２２からＮ ｏ．２６のワイヤから成っている請求の範第６９項に記載の装置。 ７１．前記ＣＤ回路を付勢するために接続された簡単化同期電流ポンプを備えて いる請求の範囲第７０項に記載の装置。 ７２．前記ＣＤ回路を多重スパークパルスで動作し、かつ前記簡単化同期電流ポ ンプを前記多重スパークパルスと同期して動作する手段を備える請求の範囲第７ １項に記載の装置。 ７３．コイルの高亀住をプラグに接続するスパークプラグリードを備え、コイル の２次巻線の低電圧ワイヤが低電圧１次巻線から絶縁されており、前記低い２次 ワイヤが前記スパークプラグリード用シールドを構成し、このシールドがＩＣエ ンジンブロックにアースされている請求の範囲第７０項に記載の装置。 ７４．前記スパークプラグのリードの周りに配置されており、１０ＭＨｚより上 のＥＭＩを吸収し始めるフェライト材料を備える請求の範囲第７３項に記載の装 置。 ７５．高電圧を幾つかのスパークプラグに分散するディストリビュータ手段を有 し、全てのスパークプラグが各スパークプラグシェルにおいてあるいはその近く にアースされた金属シールド材料によりシールドされ、前記シールドの他端から 全ての中心リードを囲んでいるシールドの一端に共に接続されており、この中心 リードが各スパークプラグシールドを介してアースされ、コイル２次側の絶縁さ れた低い側に接続されている請求の範囲第７４項に記載の装置。 ７６．各スパークプラグが０．２５と５マイクロヘンリーとの間のインダクタン ス値を有するチョークインダクタをそのプラグ体に含まれている請求の範囲第７ ５項に記載の装置。 ７７．前記２つのチョークインダクタに加えて、高電圧をスパークプラグに分散 するために使用されるディストリビュータのローター腕上に取り付けられたチョ ークインダクタがある請求の範囲第７６項に記載の装置。 ７８．前記スパークプラグが、プラグ絶縁物の外側及び内側表面上に配置された 電気的導電性メッキから成る４０ｐｆを超えるプラグ容量を有しており、また前 記インダクタが前記内側メッキと、プラグを高電圧手段に接続するために使用さ れるプラグ手段との間に挿入されている請求の範囲第７７項に記載の装置。 ７９．前記プラグが点火パルス点弧列毎に多重点火パルスを発生するＣＤＣ点火 装置の一部であり、また前記アンテナプラグチップが点火スパークパルス及び高 電界を順次に発生することにより特徴づけられるＥＭ制御容積を決定する請求の 範囲第６７項に記載の装置。 ８０．前記点弧列の持続時間が１０００ＲＰＭで約３ｍｓｅｃｓから３０００Ｒ ＰＭで１ｍｓｅｃまで変化し、１０００ＲＰＭでのパルス間の時間が３０００Ｒ ＰＭでのパルス間の時間より大きい請求の範囲第７９項に記載の装置． ８１．ａ）シリンダーから成る燃焼室、ｂ）前記シリンダーに配置され、連続し たサイクルでＴＤＣの前後に最小の燃焼容積を決定するピストンを移動すること により空気−燃料混合気を圧縮するピストン、を有する内燃機関装置において、 基本的には全体的に内部的にＶＨＦ−ＵＨＦ自己共振電気振動を前記燃焼室及び 前記高容量電極回路に発生するために、前記シリンダの頂部の中央ゾーン内に取 り付けられ、かつスパーク点弧周期の間にスパークの振動を前記ピストンの面に 発生するＣＤ点火回路の一部として構成されかつ配置された少なくとも１つの高 電圧高容量電極を有する燃焼点火装置を備えることを特徴とする内燃機関装置。 ８２．高容量電極の容量が少なくとも５０ピコファラッドであり、また前記スパ ーク点弧周期が単一のエンジンサイクルの間に少なくとも１つの振動のリンギン グ誘導成分を有する少なくとも１つの初期スパークを含む請求の範囲第８１項に 記載の装置。 ８３．前記電極の場所での前記ピストン面が、ＴＤＣの周りのピストン位置の変 化に対して前記主スパークキャップのより小さい変化を与えるように形状を決め られている請求の範囲第８２項に記載の装置。 ８４．電流が前記自己共振振動を形成する際にこれに沿って流さねばならない径 路が複数の付加のスパークキャップを含んでいる請求の範囲第８３項に記載の装 置。 ８５．前記スパークキャップの容量が少なくとも３のファクタだけ互いに異なる 請求の範囲第８４項に記載の装置。 ８６．前記付加スパークキャップのうちの少なくとも２つが前記主スパークキャ ップの反対側上に向かい発生する請求の範囲第８５項に記載の装置。 ８７．前記高電圧容量電極が前期中心導体と外側シェルとの間の前記スパークプ ラグのボディ内に含まれた容量を有するスパークプラグの中心導体から成る請求 の範囲第８３項に記載の装置。 ８８．前記自己共振を前記プラグ及び前記室内に制限するために前記中心導体と 前記点火コイル途の間に挿入された点火コイル及びインダクタを備える請求の範 囲第８７項に記載の装置。 ８９．マイクロヘンリーの単位での前記インダクタのインダクタンスの値がピコ ファラッドの単位での前記点火コイルの出力容量の値の５のファクタの範囲内に ある請求の範囲第８８項に記載の装置。 ９０．閉じた燃焼容積、スパーク点火及び燃料及び空気供給手段、及び改良され た点火装置を有する燃焼装置において、少なくとも１マイクロ秒の大きさの持続 時間の間５００ボルト／ｃｍ／大気を超える初期界強度で前記燃焼容積内に内部 的に３ＭＨ２から６００ＭＨｚ振動の範囲内で高初期ブレークダウン電圧の初期 容量性高周波数スパーク放電を発生する手段を有し、前記点火装置がこのような スパーク放電を繰り返し燃焼サイクルで繰り返して行うように更生されかつ配置 されていることを特徴とする燃焼装置。 ９１．前記燃料及び空気−供給手段が、スタート及び高エンジン負荷条件の他を 除いて各燃焼サイクル内で少なくとも２０：１の空気−ガソリン比の混合気を供 給するように構成され配置される請求の範囲第９０項に記載の装置。 ９２．前記点火装置が前記容積内の少なくとも１つのフォローオンスパーク放電 を発生する手段を有し、初期及びフォローオン放電が単一の燃焼サイクルに相当 する合計点火サイクルを有し、前記装置が更に容積及び放電長さが前記放電に対 して所定のＴＤＣ範囲内で増加する時に低ＲＦ損失で誤点弧（放電失敗）を防止 するように構成され配置されている請求の範囲第９１項に記載の装置。 ９３．前記容積を変更する手段を備え、後者の手段が固定シリンダーヘッドを有 するシリンダー、前記固定シリンダーヘッドに接近しまた後退する可動往復可能 ピストン面、基本的には前記ヘッド内に中心に配置されかつ絶縁されかつピスト ン、前記シリンダーの壁、及びシリンダーヘッドを有する接地戻り径路により前 記放電を前記ピストン面に行なわせるようなインピーダンス不整合されたスパー クプラグ点弧端を有している請求の範囲第９２項に記載の装置。 ９４．ＴＤＣ周りの前記ピストン位置の変化に対してスパークキヤツプサイズの 変化を少なくするように、前記スパークプラグ点弧端の近辺で前記ピストン面が 形成されている請求の範囲第９３項に記載の装置。 ９５．前記高周波数放電電流が前記環状体の周りを流れかつ効果的に前記放電電 流の振動周波数を低めるように、前記燃焼容積を連通するセラミック環状体を含 んでいる請求の範囲第９４項に記載の装置。 ９６．前記環状体が前記固定シリンダーヘッド内に含まれており、また最小放電 電流の領域を含むように位置決めされている請求の範囲第９５項に記載の装置。 ９７．前記シリンダーがスリーブを含んでおり、前記環状体が前記スリーブ内に 含まれかつ最大放電電流の領域を含むように位置決めされている請求の範囲第９ ６項に記載の装置。 ９８．前記シリンダーがスリーブと、前記シリンダーヘッドとスリーブとの間に 挟まれたガスケット形部材とを含んでおり、前記環状体が前記ガスケット形部材 内に収められている請求の範囲第９６項に記載の装置。 ９９．１００と６００ＭＨｚとの間の範囲内で振動が前記プラグに蓄えられた容 量性エネルギーの放電により導入され、前記コイルの前記インダクタを通しての 放電の容量に蓄えられた容量性エネルギーの放電によりほぼ２ＭＨｚ−２０ＭＨ ｚとの間で発生されるように、前記スパークプラグと前記高電圧点火コイルとの 間の挿入された高電圧点火コイル及びインダクタを備える請求の範囲第９４項に 記載の装置。 １００．中心高電圧導体を有する少なくとも１つのスパークプラグ、及び前記中 心導体と前記外側接地導体との間の挿入された誘電セラミック材料を含んだ外側 接地導体を含む、ＩＣエンジンの燃焼室内に含まれた空気−燃料混合気を点火す るために使用される電気点火装置において、前記中心導体と外側導体との間の挿 入された前記セラミック部分のセラミック表面を高電気誘電率材料によってメッ キすることにより、前記スパークプラグ内のＥＭ電流に最大プラグ容量及び最小 抵抗を与える手段を備えることを特徴とする電気点火装置。 １０１．前記高誘電率材料が銀及び銅からなるグループから成り、外側セラミッ ク表面上のメッキの厚さが０．００２と０．０１０インチとの間のある請求の範 囲第１００項に記載の装置。 １０２．ＩＣエンジンが前記スパークをその内部に有する少なくとも１つのシリ ンダー及びピストンを含むモーターバイクエンジンであり、また前記プラグ中心 導体は前記バイクの正常な走行条件の下で１スパークプラグ点弧の間にプラグ又 はプラグシェルの裏側及びピストン面の両方へ形成されるように構成され配置さ れたチップを有している請求の範囲第１０１項に記載の装置。 １０３．燃焼室側壁が前記スパークブラグチップの０．４インチ内に存在し、ま たスパークも１スパークプラグ点弧の間に前記側壁に形成する請求の範囲第１０ ２項に記載の装置。 １０４．前記最小の０．３５インチ直径導体が０．１と０．１２インチとの間の 厚さかつ８．０より大きい相対誘電率を有する誘電絶縁材料により囲まれている 請求の範囲第１０２項に記載の装置。 １０５．前記誘電材料が、１０に等しい相対誘電率及びミリ当たり３３０ボルト に等しい誘電ブレークダウン強さつまり標準スパークプラグに使用されたアルミ ナより大きい３０％を有する高純度アルミナである請求の範囲第１０４項に記載 の装置。 １０６．前記スパークプラグがむき出しの金属チップつまりアンテナプラグチッ プを除いてその長さに沿って絶縁された、外側シェル接地導体から突出している 中心電気導体高電圧チップを有し、また中心導体の前記絶縁された部分が外側シ ェル接地導体を超えて少なくとも０．２インチのびている請求の範囲第１０５項 に記載の装置。 １０７．前記スパークブラグチップ及び前記外側プラグ接地導体は更に、プラグ チップブレークダウン電圧がＩＣエンジンの正常な動作条件の下で１４から３２ キロボルトの範囲内にあるように大きさを決められかつ配置されている請求の範 囲第１０６項に記載の装置。 １０８．更に前記プラグを動作する多重パルスＣＤＣ点火を含み、前記プラグチ ップがスパークパルス及び高電界パルスを連続して発生することにより特徴づけ られるＥＭ制御容積を確定する請求の範囲第１０７項に記載の装置。 １０９．ＩＣ容積の第２の壁を確定する内側可動部材に主スパークを与えるスパ ークプラグがその上に取り付けられている。 ＩＣ容積の第１の壁を確定する外側固定部材を有する少なくとも１つの燃焼室の 容積を含むＩＣエンジンであって、後者がセラミックによって金属内側部材構造 から絶縁された電気導電性島により与えられた多重スパーク点弧部位を含み、島 がその間に少なくとも１つの付加的なスパークが前記スパークプラグのチップと 前記内側部材との間の主スパーク形成と共に形成されるキャップを確定するとい うＩＣエンジンにおいて、島−島容量Ｃｉｊよりも非常に大きい島−構造容量Ｃ ｇｉを備えることを特徴とするＩＣエンジン。 １１０．容量Ｃｇｉが容量Ｃｉｊよりも少なくとも８倍大きい請求の範囲第１０ ９項に記載の装置。 １１１．Ｃｇｉを成す表面が高電気導電材料によりメッキされている請求の範囲 第１１０項に記載の装置。 １１２．前記島−構造の容量のＣｇｉが２と２０ピコファラッドとの間にある請 求の範囲第１１１項に記載の装置。 １１３．２つの前記島が前記主キャップに加えられる２ｚｋスパークキャップを 形成して与えられ、前記スパークキャップ間の距離がピストン直径の少なくとも ０．２倍である請求の範囲第１１２項に記載の装置。 １１４．島が前記構造の表面中に取り付けられたセラミックチューブ中に含まれ た２つのワイヤ部分により与えられ、前記ワイヤ部分が、スパークプラグチップ 及び第１のワイヤ、第１及び第２のワイヤ、及び第２のワイヤ及び内側あるいは 外側燃焼室部材により与えられる接地の間のキャップを点弧することにより、ス パークを燃焼室中に形成するように形状が決められている請求の範囲第１１３項 に記載の装置。 １１５．前記島を取り付けるために絶縁層が配置されるべき構造の部分が低熱膨 張係数の材料である請求の範囲第１１４項に記載の装置。 １１６．前記材料は鉄材料及びチタニウム合金材料から成るグループから選択さ れる請求の範囲第１１５項に記載の装置。 １１７．長い持続時間の「形成」スパーク時定数を使用して内側部材スパークキ ャップ部位に２次電圧倍増効果を与えまたより高い電圧が初期プラグチップキャ ップ点弧するため与えられるように電圧倍増係数を与えるために、容量Ｃｇｉよ りも少なくとも５倍大きい値の容量Ｃｓ、及びコイルとスパークプラグとの間に 接続されたインダクタＬｓをその出力に有する点火コイルを備える請求の範囲第 １１４項に記載の装置。 １１８．島−構造の容量Ｃｇｉがほぼ１０ｐｆであり、インダクタンスＬｓが５ と５０マイクロヘンリーとの間にある請求の範囲第１１７項に記載の装置。 １１９．少なくとも１つのスパークプラグを有し、各スパークプラグが導電シェ ルを確定する手段と、０．０７０直径より大きいスパークプラグシェルを超えて 実質的にのびておりかつその長さの一部に沿ってチップ直径にほぼ等しい厚さの 絶縁物により囲まれている突出中心アンテナ導体チップを有し、前述構造が更に 少なくとも０．０４の底部キャップ「ｇｏ」を確定し、前記スパークプラグがそ の中に、初期スパークと、前記アンテナチップの周りの少なくとも１立方ｃｍの 容積にわたって少なくとも５００ボルト／ｃｍの強度の長い持続時間の高電界と の両方の形成により特徴づけられるＥＭ制御容積を確定するためにＩＣエンジン の燃焼室内に取り付け可能であることを特徴とする点火装置。 １２０．点火点弧当たりに多重点火パルスを発生するＣＤＣ点火装置を備え、前 記プラグが薄いあるいは他の点火が難しい混合気を点火するためにＩＣエンジン の燃焼室内に取り付けられており、スパークパルス列を発生するように設計され た前記ＣＤＣ点火が初期リンギングあるいは大きなスペースを有するパルスに続 く密接したパルスを有する請求の範囲第１１９項に記載の装置。 １２１．前記ＩＣエンジンが往復エンジンであり、点火点弧の際にスパークが前 記プラグシェル及び／又は成形往復部材へ形成されるように、前記プラグチップ が前記エンジンの往復部材へのキャップを決定する請求の範囲第１２０項に記載 の装置。 １２２．前記パルス列の持続時間がエンジンＲＰＭにより低減され、また前記Ｅ Ｍ制御容積内に高電界を発生する「非点弧」パルスを含む請求の範囲第１２１項 に記載の装置。 １２３．前記チップ直径がほぼ０．０８インチであり、前記絶縁体の厚さがほぼ ０．０８インチであり、前記チップがほぼ０．０６インチに等しい「ｇｏ」を定 義するために前記シェルを超えて少なくとも０．２インチのびている請求の範囲 第１２１項に記載の装置。 １２４．少なくとも１つのスパークプラグが取り付けられている少なくとも１つ の燃焼室を備え、前記スパークプラグの各々が少なくとも１つの点火コイルに接 続され、この点火コイルがＣＤ回路の一部分であるというＩＣエンジンにおいて 、前記コイルの高電圧端子と前記プラグの高電圧端子との間に挿入されたチョー クコイルを備えることを特徴とするＩＣエンジン。 １２５．前記チョークコイルのインダクタンスが５と２５０マイクロヘンリーと の間にある請求の範囲第１２４項に記載の装置。 １２６．前記プラグが４０ｐｆより大きい容量を有する容量プラグである請求の 範囲第１２５項に記載の装置。 １２７．前記チョークコイルに加えて、前記スパークプラグの高電圧接続端子に 直接に配置されたプラグチョークコイルがある請求の範囲第１２６項に記載の装 置。 １２８．前記チョークコイルが、前記点火コイルの高電圧端子を前記プラグチョ ークコイルに接続するスパークプラグワイヤ内に含まれている請求の範囲第１２ ７項に記載の装置。 １２９．前記１Ｃエンジンが前記プラグがその上に取り付けられている固定燃焼 室部材と、前記スパークプラグが点火スパークを形成すべき可動燃焼室部材とを 含む往復ＩＣエンジンである請求の範囲第１２８項に記載の装置。 １３０．始動及び高負荷条件の下を除いて、少なくとも２２：１の空気−燃料比 の空気−燃料混合気を前記燃焼室へ供給する手段を有する請求の範囲第６、第８ ２、又は第９４項に記載の装置。 １３１．前記ＩＣエンジンの燃焼室中に突出している前記絶縁された中心電気的 導体は、前記中心電気導体のチップで形成された初期フレームフロントが前記絶 縁された中心電気導体の前記高温度表面上に衝突した際に増大するように、典型 的各エンジン動作条件の下で高温に達する構成され配置されている請求の範囲第 ４０又は第４５項に記載の装置．１３２．可変燃焼容積を有する内燃機関を循環 的に点弧する点火装置において、 （ａ）前記容積内において点弧の各サイクルで順次に、（ｉ）２００アンペアよ り大きい大きさで、５０と５００ＭＨｚとの間の動作周波数でほぼ１００キロワ ットを大きいキャップに供給する急速な、大きいキャップの電磁エネルギー電流 パルス、 （ｉｉ）４０アンペアより大きい大きさで、５と５０ＭＨｚとの間の動作周波数 でほぼ１００キロワットを大きいキャップに供給する急速でない容量性エネルギ ーから得られる点火パルス、及び （ｉｉｉ）ほぼ４アンペアのピーク電流で、ほぼ１２ＫＨｚの周波数でほぼ１キ ロワットを大きいキャップに供給非常に急速でない点火パルス、 を発生する手段、 （ｂ）前記電磁電流パルスと、少なくとも５０００ボルト／ｃｍの高電界パルス を少なくとも１立方ｃｍのＥＭ制御容積内に結合するアンテナ手段、及び （ｃ）前記ＥＭ制御容積内に含まれた前記アンテナ手段に対して０．１６から０ ．３２インチの大きいキャップスパークアンカーを決定する手段、 から成ることを特徴とする点火装置。 １３３．前記大きいキャップのスパークを形成するのに必要な電圧が、１５と３ ０キロボルトとの間の電圧を有する「点弧包絡線」を決定する請求の範囲第１３ ２項に記載の装置。